照明灯制御方法及び照明灯制御装置
【課題】低コストで、照明灯の省エネルギー化と長寿命化を同時に実現することができる照明灯制御方法及び照明灯制御装置を提供すること。
【解決手段】照明灯１０と交流電源２０との間に直列に接続される磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０と、前記磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御する制御装置１２０と、を備えた照明灯制御装置１００によって、前記照明灯１０の使用状態に応じて、前記照明灯１０に印可する電圧を制御し、照明灯１０を使用しない場合に、照明灯１０に零より大きく前記照明灯１０の定格電圧Ｖａ未満の低電圧を継続的に印可することを特徴とする照明灯制御方法が提供される。かかる構成によれば、照明灯１０を使用しない場合、照明灯１０は低電圧により発光したままであるので、照明灯１０の点灯回数を減らすことができ、照明灯１０を点灯させる際の起電力をエミッタに印加せずに済む。
【解決手段】照明灯１０と交流電源２０との間に直列に接続される磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０と、前記磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御する制御装置１２０と、を備えた照明灯制御装置１００によって、前記照明灯１０の使用状態に応じて、前記照明灯１０に印可する電圧を制御し、照明灯１０を使用しない場合に、照明灯１０に零より大きく前記照明灯１０の定格電圧Ｖａ未満の低電圧を継続的に印可することを特徴とする照明灯制御方法が提供される。かかる構成によれば、照明灯１０を使用しない場合、照明灯１０は低電圧により発光したままであるので、照明灯１０の点灯回数を減らすことができ、照明灯１０を点灯させる際の起電力をエミッタに印加せずに済む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明灯制御方法及び照明灯制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明灯として一般的な蛍光灯は、蛍光ガラス管と、点灯用のエミッタが塗布されたヒータと、蛍光ガラス管内部に封入された水銀原子を含む気体と、蛍光ガラス管の内部に塗布された蛍光体と、を含む。蛍光灯の点灯時には、まず、ヒータに電流を流し、ヒータを加熱する。ヒータが加熱されると、ヒータに塗布されたエミッタから、運動エネルギーが増大した電子（熱電子）が放出され、放電が開始される。そして、放出された熱電子が気体の水銀原子と衝突し、紫外線が発せられる。この紫外線が蛍光体にあたると、蛍光体は可視光線を蛍光ガラス管を介して外部に放出する。このような原理で蛍光灯は可視光線を提供する。
【０００３】
このような蛍光灯の省エネルギー化を実現するために、従来では、電源のインバータ化による調光制御を行うことや、蛍光灯を使用しない場合に消灯することが行われていた。この電源のインバータ化は、蛍光灯を使用しない場合に調光し、蛍光灯への印加電圧を下げることにより、省エネルギー化を実現していた。また、不使用時に蛍光灯を消灯することによって、蛍光灯への印加電圧を遮断することで省エネルギー化を実現していた。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２６０９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の省エネルギー化のように、電源をインバータ化するには、既存の蛍光灯をインバータ方式のものに取り替える必要があり、多くの費用がかかるという問題があった。また、蛍光灯を不使用時に消灯することは、結果として照明灯の消灯および点灯の回数を増加させた。しかし、蛍光灯の点灯時にヒータに流れる電流により、ヒータに塗布されたエミッタは消耗するので、照明灯の消灯回数の増加は、蛍光灯の寿命の低下を招くという問題があった。また、一般的には、この点灯１回で、蛍光灯の寿命は、１時間短くなると言われている。よって、従来の蛍光灯では、省エネルギー化と長寿命化とを同時に実現できないという問題があった。また、この問題は、蛍光灯に限られず、他の照明灯においても、同様に生じた。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、低コストで、照明灯の省エネルギー化と長寿命化を同時に実現可能な、新規かつ改良された照明灯制御方法及び照明灯制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、照明灯と交流電源との間に直列に接続される磁気エネルギー回生双方向電流スイッチと、前記磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御する制御装置と、を備えた照明灯制御装置によって、前記照明灯の使用状態に応じて、前記照明灯に印可する電圧を制御し、照明灯を使用しない場合に、照明灯に対して零より大きく前記照明灯の定格電圧未満の低電圧を継続的に印可することを特徴とする、照明灯制御方法が提供される。
【０００８】
かかる構成によれば、使用状態に応じて、制御装置は、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御し、交流電源から供給される電圧をもとに照明灯に印加する電圧を作成する。すなわち、照明灯を使用しない場合に制御装置は、零より大きく照明灯の定格電圧未満の低電圧出力するように磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御し、照明灯は、この低電圧の印加を受ける。また、照明灯を使用しない場合に、照明灯に印加する電圧を零としないために、当該照明灯は、低電圧により発光したままである。よって、照明灯が消灯されないので点灯する必要はなく、照明灯を点灯させる際の起電力をエミッタに印加せずに済む。
【０００９】
また、照明灯の点灯／消灯を切り替えるためのスイッチにより消灯が選択された場合に、照明灯に対して低電圧を印可してもよい。かかる構成によれば、スイッチにより、照明灯の点灯／消灯が、選択的に切り替えられ、照明灯は、消灯時のみ選択的に低電圧を印加される。
【００１０】
また、照明灯の照明範囲内に対象物が存在するか否かを感知する対象物感知装置により対象物が感知されない場合に、照明灯に対して低電圧を印可してもよい。かかる構成によれば、対象物感知装置により、照明灯の点灯／消灯が、選択的に切り替えられ、照明灯は、消灯時のみ選択的に低電圧を印加される。
【００１１】
また、対象物感知装置によって所定時間以上対象物が感知されない場合に、照明灯に印加される電圧を零としてもよい。かかる構成によれば、対象物が対象物感知装置により所定時間感知されなければ、照明灯に印加される電圧は零となり、照明灯は、非発光状態の消灯となる。
【００１２】
また、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチは、第１経路に第１逆導通型半導体スイッチと第４逆導通型半導体スイッチとがスイッチオフ時の導通方向を相互に逆向きにして直列に配置され、第２経路に第２逆導通型半導体スイッチと第３逆導通型半導体スイッチとがスイッチオフ時の導通方向を相互に逆向きにして直列に配置されたブリッジ回路と、第１逆導通型半導体スイッチと第４逆導通型半導体スイッチとの間の第１経路と、第２逆導通型半導体スイッチと第３逆導通型半導体スイッチとの間の第２経路との間に配置されたコンデンサと、を含み、制御装置は、交流電源の半周期毎のスイッチ切替タイミングで、第１逆導通型半導体スイッチ及び第３逆導通型半導体スイッチと、第２逆導通型半導体スイッチ及び第４逆導通型半導体スイッチと、を交互にオン／オフし、スイッチ切替タイミングと、交流電源電圧のゼロクロスポイントとの時間差を表すゲート位相角を調整することにより、照明灯に低電圧を印可してもよい。
【００１３】
かかる構成によれば、交流電源電圧のゼロクロスポイントからゲート位相角だけずらしたスイッチ切替タイミングで、制御装置は、第１逆導通型半導体スイッチ及び第３逆導通型半導体スイッチと、第２逆導通型半導体スイッチ及び第４逆導通型半導体スイッチと、を交互にオン／オフする。このようなスイッチングにより、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチにおいて、コンデンサは、充電／放電される。また、この充電／放電の期間は、ゲート位相角によって、決定される。そして、この放電が十分にされない場合、コンデンサは、回路に対して抵抗として働く。よって、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチは、供給された定格電圧よりも低い低電圧を照明灯に出力する。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、照明灯と交流電源との間に直列に接続される磁気エネルギー回生双方向電流スイッチと、照明灯を使用しない場合に、照明灯に対して零より大きく交流電源の定格電圧未満の低電圧を継続的に印加するように、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御する制御装置と、を備えることを特徴とする、照明灯制御装置が提供される。
【００１５】
かかる構成によれば、照明灯を使用しない場合に、制御装置により制御された磁気エネルギー回生双方向電流スイッチは、照明灯に低電圧を継続的に印加する。低電圧を印加された照明灯は、非発光状態にならず、消灯されないで、低電圧に対応して発光する。よって、照明灯が消灯されないので点灯する必要はなく、照明灯を点灯させる際の起電力をエミッタに印加せずに済む。
【００１６】
また、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチは、第１経路に第１逆導通型半導体スイッチと第４逆導通型半導体スイッチとがスイッチオフ時の導通方向を相互に逆向きにして直列に配置され、第２経路に第２逆導通型半導体スイッチと第３逆導通型半導体スイッチとがスイッチオフ時の導通方向を相互に逆向きにして直列に配置されたブリッジ回路と、第１逆導通型半導体スイッチと第４逆導通型半導体スイッチとの間の第１経路と、第２逆導通型半導体スイッチと第３逆導通型半導体スイッチとの間の第２経路との間に接続されたコンデンサと、を含み、制御装置は、交流電源の半周期毎のスイッチ切替タイミングで、第１逆導通型半導体スイッチ及び第３逆導通型半導体スイッチと、第２逆導通型半導体スイッチ及び第４逆導通型半導体スイッチと、を交互にオン／オフし、スイッチ切替タイミングと、交流電源電圧のゼロクロスポイントとの時間差を表すゲート位相角を調整することにより、照明灯に低電圧を印可してもよい。
【００１７】
かかる構成によれば、交流電源電圧のゼロクロスポイントからゲート位相角だけずらしたスイッチ切替タイミングで、制御装置は、第１逆導通型半導体スイッチ及び第３逆導通型半導体スイッチと、第２逆導通型半導体スイッチ及び第４逆導通型半導体スイッチと、を交互にオン／オフする。このようなスイッチングにより、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチにおいて、コンデンサは、充電／放電される。また、この充電／放電の期間は、ゲート位相角によって、決定される。そして、この放電が十分にされない場合、コンデンサは、回路に対して抵抗として働く。よって、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチは、供給された定格電圧よりも低い低電圧を照明灯に出力する。
【００１８】
また、低電圧を印可する場合のゲート位相角は、９０°より大きく２７０°未満の範囲内であってもよい。かかる構成によれば、ゲート位相角がこのような範囲内に設定されると、上記放電は、十分に行われず、コンデンサは、回路に対して抵抗として働く。よって、照明灯に印加される電圧は、降下し低電圧となる。
【００１９】
また、制御装置は、照明灯の点灯／消灯を切り替えるためのスイッチの出力信号に基づいて、照明灯に対して低電圧または定格電圧以上の点灯電圧を選択的に印可してもよい。かかる構成によれば、スイッチにより、照明灯の点灯／消灯が選択的に切り替えられ、照明灯に点灯電圧または低電圧が選択的に印加される。また、点灯電圧を印加することにより、照明灯の輝度は、増加する。
【００２０】
また、制御装置は、照明灯の照明範囲内に対象物が存在するか否かを感知する対象物感知装置の出力信号に基づいて、照明灯に対して低電圧または定格電圧以上の点灯電圧を選択的に印可してもよい。かかる構成によれば、対象物感知装置により、照明灯の点灯／消灯が選択的に切り替えられ、照明灯に点灯電圧または低電圧が選択的に印加される。また、点灯電圧を印加することにより、照明灯の輝度は、増加する。
【００２１】
また、対象物感知装置によって所定時間以上対象物が感知されない場合に、制御装置は、照明灯に印加してもよい。かかる構成によれば、対象物が対象物感知装置により所定時間感知されなければ、照明灯に印加される電圧は零となり、照明灯は、非発光状態の消灯となる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明によれば、低コストで、照明灯の省エネルギー化と長寿命化を同時に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２４】
（第１の実施形態）
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態にかかる照明灯制御装置１００の構成について説明する。図１は、本実施形態にかかる照明灯制御装置１００の構成を示す概略図である。
【００２５】
図１に示すように、照明灯制御装置１００は、照明灯１０と交流電源２０とユーザスイッチ３０とに接続される。また、照明灯１０と交流電源２０と照明灯制御装置１００とは、直列に接続される。交流電源２０は、照明灯１０の定格電圧Ｖａを有する電源電圧Ｖを、照明灯制御装置１００に供給する。ユーザスイッチ３０は、使用者によって照明灯１０の点灯／消灯（オン／オフ）の切り替えが行われるスイッチであり、点灯が選択されたとき出力信号を照明灯制御装置１００に供給する。照明灯制御装置１００は、ユーザスイッチ３０の消灯／点灯の切り替えに応じて電源電圧Ｖを変圧し、負荷電圧Ｖｌｏａｄを照明灯１０に印加する。負荷電圧Ｖｌｏａｄの印加を受けた照明灯１０は、発光する。なお、照明灯１０は、例えば、蛍光灯、ナトリウム灯、メタルハラルド灯、水銀灯等の一般的な照明灯であってよい。以下では、照明灯１０は、蛍光灯であるものとして説明する。
【００２６】
また、ここでは、交流電源２０は、照明灯１０の定格電圧Ｖａを有する電源電圧Ｖを照明灯制御装置１００に印加するとした。以下では、交流電源２０は、照明灯１０専用であり、照明灯１０の定格電圧Ｖａを有する電源電圧Ｖを供給するものとして説明する。しかし、交流電源２０は、これに限定されるものでない。例えば、交流電源２０は、他の定格電圧を有し、当該定格電圧を照明灯１０の定格電圧Ｖａに昇圧または降圧し、その後、照明灯制御装置１００に定格電圧Ｖａを有する電源電圧Ｖとして供給してもよい。
【００２７】
照明灯制御装置１００は、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０と、ゲート位相制御装置１２０（制御装置）と、位相検出器１３０と、を含む。磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、交流電源２０と照明灯１０との間に直列に接続される。位相検出器１３０は、ゲート位相制御装置１２０と接続されるとともに、交流電源２０と磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０との間の導線と、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０と照明灯１０との間の導線とに接続される。ゲート位相制御装置１２０は、ユーザスイッチ３０と、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０とに接続される。
【００２８】
また、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、交流電源２０から供給される定格電圧Ｖａを有する電源電圧Ｖを変圧して、負荷電圧Ｖｌｏａｄを照明灯１０に印加する。位相検出器１３０は、交流電源２０と磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０との間、及び磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０と照明灯１０との間から、電圧をタッピングし、負荷電圧Ｖｌｏａｄの位相を検出し、電源電圧Ｖを交流電源２０と磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０との間からタッピングし、電源電圧の位相を検出し、位相情報をゲート位相制御装置１２０に供給する。ゲート位相制御装置１２０は、制御装置の一例であって、ユーザスイッチ３０からの出力信号を受けて、位相検出器１３０からの位相情報をもとに、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０に制御信号を供給する。当該制御信号によって、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、交流電源２０から供給される定格電圧Ｖａを有する電源電圧Ｖを変圧して、負荷電圧Ｖｌｏａｄを照明灯１０に印加する。なお、この位相検出器１３０は、一般の位相検出器等を使用することができるため、詳しい説明は省略する。また、上記電源電圧Ｖの変圧等については、後で詳細に説明する。
【００２９】
また、ユーザスイッチ３０は、ゲート位相制御装置１２０に接続される。当該照明灯１０を使用する場合、すなわちユーザスイッチ３０がオンされた場合には、ユーザスイッチ３０は、ゲート位相制御装置１２０に照明灯１０を点灯させるための出力信号を供給する。また、当該照明灯１０を使用しない場合、すなわちユーザスイッチ３０がオフされた場合には、ユーザスイッチ３０は、上記の出力信号を遮断する。ここで、ユーザスイッチ３０がオフされた場合、ユーザスイッチ３０は、上記出力信号を遮断した後、照明灯１０を消灯させるための出力信号をゲート位相制御装置１２０に供給しても良い。また、以下では、ユーザスイッチ３０がオフされた場合には、ユーザスイッチ３０は、照明灯１０を点灯させるための出力信号を遮断するとして説明する。
【００３０】
以上が、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の概略的構成と、その外部の構成である。次に、図１を参照して、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の構成について詳細に説明する。
【００３１】
（磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の構成）
図１に示すように、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、第１〜第４逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４で構成されたブリッジ回路と、このブリッジ回路の直流端子ｂ（以下、端子ｂという）と直流端子ｃ（以下、端子ｃという）との間に接続されたコンデンサＣと、から構成される。また、各逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４は、ゲート位相制御装置１２０に接続され、制御信号を受ける。また、ブリッジ回路は、交流電源２０と照明灯１０との間に直列に接続される。
【００３２】
より詳細に上記構成について説明すると、以下の通りである。まず、ブリッジ回路は、交流電源２０と接続される交流端子ａ（以下、端子ａという）から、端子ｂを介して、照明灯１０と接続される交流端子ｄ（以下、端子ｄという）までの経路である第１経路Ｌ１と、端子ａから端子ｃを介して端子ｄまでの経路である第２経路Ｌ２とを含む。また、第１経路Ｌ１には、端子ｄと端子ｂとの間に第１逆導通型半導体スイッチ１１１が配置され、端子ｂと端子ａとの間に第４逆導通型半導体スイッチ１１４が配置される。そして、第２経路Ｌ２には、端子ｄと端子ｃとの間に第２逆導通型半導体スイッチ１１２が配置され、端子ｃと端子ａとの間に第３逆導通型半導体スイッチ１１３が配置される。また、端子ｂと端子ｃとの間には、コンデンサＣが設けられる。
【００３３】
すなわち、第１逆導通型半導体スイッチ１１１と第２逆導通型半導体スイッチ１１２とは、並列で接続され、第３逆導通型半導体スイッチ１１３と第４逆導通型半導体スイッチ１１４とは、並列で接続される。また、第１逆導通型半導体スイッチ１１１と第４逆導通型半導体スイッチ１１４とは、直列で接続され、第２逆導通型半導体スイッチ１１２と第３逆導通型半導体スイッチ１１３とは、直列で接続される。
【００３４】
また、各逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４の構成及び磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の制御を説明する際の便宜上、以下で、第１〜第４逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４は、ブロック回路において対角線上に位置する２つの逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４を対として２つのペア（第１ペア、第２ペア）に分ける。すなわち、以下では、第１逆導通型半導体スイッチ１１１と第３逆導通型半導体スイッチ１１３とを第１ペアとし、第２逆導通型半導体スイッチ１１２と第４逆導通型半導体スイッチ１１４とを第２ペアとして説明する。
【００３５】
ここで、第１〜第４逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４は、ゲート位相制御装置１２０から制御信号として供給されるオン信号が入力するゲート端子（以下、ゲートという）と、入力端子及び出力端子の役割を果たす２つのソース／ドレイン端子（以下、ソース／ドレインという）とを含む。また、第１〜第４逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４のそれぞれは、ゲートにオン信号が入力していないスイッチオフ時には、電流を一方向にのみ導通させ、ゲートにオン信号が入力したスイッチオン時には、電流を両方向に導通させる。すなわち、逆導通半導体スイッチ１１１〜１１４は、スイッチオフ時には、一方のソース／ドレインから他方のソース／ドレインへだけ電流を導通させるが、スイッチオン時には、両方のソース／ドレインから反対のソース／ドレインへ電流を導通させる。ここで、以下では、各逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４がスイッチオフ時に電流を流す方向を、スイッチ順方向といい、スイッチオフ時に電流を流さない方向を、スイッチ逆方向ということにする。また、以下では、このスイッチ順方向及び逆方向を回路に対して接続する向きのことを、スイッチの極性ということにする。
【００３６】
また、各逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４は、それぞれスイッチの極性が以下のようになるように配置される。並列に接続された第１逆導通型半導体スイッチ１１１と第２逆導通型半導体スイッチ１１２と、または、第３逆導通型半導体スイッチ１１３と第４逆導通型半導体スイッチ１１４とは、逆方向のスイッチ極性を有す。また、直列に接続された第１逆導通型半導体スイッチ１１１と第４逆導通型半導体スイッチ１１４と、または、第２逆導通型半導体スイッチ１１２と第３逆導通型半導体スイッチ１１３とも、逆方向のスイッチ極性を有する。よって、第１ペアの第１逆導通型半導体スイッチ１１１と第３逆導通型半導体スイッチ１１３とは、同方向のスイッチ極性を有し、第２ペアの第２逆導通型半導体スイッチ１１２と第４逆導通型半導体スイッチ１１４とも、同方向のスイッチ極性を有す。また、第１ペアのスイッチ極性と、第２ペアのスイッチ極性とは、逆方向となる。
【００３７】
すなわち、端子ａと端子ｄとの間に電圧をかけた場合、第１ペアの逆導通型半導体スイッチ１１１、１１３は、オフ時に端子ｄから端子ａに電流を流す方向にのみ導通し、第２ペアの逆導通型半導体スイッチ１１２、１１４は、オフ時に端子ａから端子ｄに電流を流す方向にのみ導通する。すなわち、第１ペアの逆導通型半導体スイッチ１１１、１１３のスイッチの順方向は、端子ｄから端子ａに向かう方向であり、第２ペアの逆導通型半導体スイッチ１１２、１１４のスイッチの順方向は、端子ａから端子ｄに向かう方向である。しかし、このようなスイッチ極性は、第１ペアの逆導通型半導体スイッチ１１１、１１３と第２ペアの逆導通型半導体スイッチ１１２、１１４との間で、反対に構成されてもよい。しかし、その際の構成及び動作は、前述の構成及び、後述の動作と同様であるためここでは、省略する。
【００３８】
上記動作を示す第１〜第４逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４は、様々な構成が考えられるが、以下では、説明の便宜のため、半導体スイッチとダイオードとの並列接続によって構成されるものとして、説明する。すわなち、第１〜第４逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４のそれぞれは、１つのダイオードＤ１〜Ｄ４と、当該ダイオードに並列に接続された１つの半導体スイッチＳ１〜Ｓ４とを含む。また、図１には、第１〜第４逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４のそれぞれは、上記のように、１つのダイオードＤ１〜Ｄ４と、１つの半導体スイッチＳ１〜Ｓ４との並列接続であるとして示している。
【００３９】
また、半導体スイッチＳ１〜Ｓ４のそれぞれのゲートをここでは、ゲートＧ１〜Ｇ４とする。このゲートＧ１〜Ｇ４は、それぞれゲート位相制御装置１２０と接続され、ゲート位相制御装置１２０から磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０への制御信号として供給され、半導体スイッチをオンするオン信号の入力を受ける。オン信号が入力される場合、半導体スイッチＳ１〜Ｓ４は、オン状態となり、両方向に電流を導通させる。しかし、オン信号が入力されない場合、半導体スイッチＳ１〜Ｓ４は、オフ状態となり、電流をどちらの方向にも導通させない。よって、半導体スイッチＳ１〜Ｓ４のオフ時には、並列に接続されたダイオードＤ１〜Ｄ４の導通方向にのみ、電流は導通される。よって、上記のような逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４が有するべき動作を示すことができる。
【００４０】
しかし、本発明の逆導通型半導体スイッチは、第１〜第４逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４の構成により限定されるものではない。すなわち、逆導通型半導体スイッチは、上記動作を示す構成であればよく、例えば、パワーＭＯＳ ＦＥＴ、逆導通型ＧＴＯサイリスタ等であってもよく、ＩＧＢＴ等の半導体スイッチとダイオードとの並列接続であってもよい。
【００４１】
また、上記の各逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４のスイッチ極性を、ダイオードＤ１〜Ｄ４に置き換えて説明すれば、以下のようになる。すなわち、スイッチ順方向（スイッチオフ時に導通する方向）は、各ダイオードＤ１〜Ｄ４の導通方向であり、スイッチ逆方向（スイッチオフ時に導通しない方向）は、各ダイオードＤ１〜Ｄ４の非導通方向である。また並列に接続されたダイオード同士（Ｄ１とＤ２と、または、Ｄ３とＤ４と）の導通方向は、互いに逆方向であり、直列に接続されたダイオード同士（Ｄ１とＤ４と、または、Ｄ２とＤ３と）の導通方向も、互いに逆方向である。また、第１ペアのダイオード同士（Ｄ１とＤ３と）の導通方向は、互いに同じ方向であり、第２ペアのダイオード同士（Ｄ２とＤ４と）の導通方向も、互いに同じ方向である。よって、第１ペアのダイオード（Ｄ１およびＤ３）と、第２ペアのダイオード（Ｄ２およびＤ４）との導通方向は、互いに逆方向である。
【００４２】
以上、図１を参照して、本実施形態にかかる照明灯制御装置１００の構成について詳しく説明した。尚、上記の構成を有する磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、特開２００４−２６０９９１号公報において開示されている、磁気エネルギーを回生する双方向電流スイッチであり、進相コンデンサの役目を行う。すなわち、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、４個の逆導通型半導体スイッチにて構成されるブリッジ回路と、当該ブリッジ回路の直流端子間に接続され、前記電流遮断時の磁気エネルギーを蓄積するコンデンサとからなる。本実施形態においては、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０を下記のように制御することにより、負荷電圧Ｖｌｏａｄを制御する。次に、以下では、図２〜図６を参照して、ゲート位相制御装置１２０からの制御信号による磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作について説明し、この動作によって照明灯１０に印加される負荷電圧Ｖｌｏａｄについて詳しく説明する。
【００４３】
（磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作）
まず、図２を参照して、ゲート位相制御装置１２０から磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０へ供給される制御信号、すなわち、ゲート位相制御装置１２０から各半導体スイッチＳ１〜Ｓ４のゲートＧ１〜Ｇ４へ印加されるオン信号について、説明する。図２は、交流電源２０の電源電圧Ｖと磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０を制御する制御信号との関係を示すタイミング図である。
【００４４】
図２の（ａ）は、交流電源２０が供給する電源電圧Ｖの時間的な変化を示したもので、横軸は、時間経過を示し、縦軸は、電圧を示している。電源電圧Ｖは、振幅として定格電圧Ｖａを有し、周期Ｔを有する正弦波で表される。また、図１中の交流電源２０下方に示した矢印Ｖの方向に印加されたときの電圧を、正の電圧とし、逆方向に印加されたときの電圧を、負の電圧とする。
【００４５】
図２の（ｂ）は、ゲートＧ１〜Ｇ４への制御信号を概略的に示したもので、各半導体スイッチＳ１〜Ｓ４の駆動波形を示したものである。横軸は、上記電源電圧Ｖの時間経過と同じ時間経過を示し、縦軸は、各ゲートＧ１〜Ｇ４への制御信号により、各半導体スイッチＳ１〜Ｓ４がオンされた状態を示す。すなわち、図２の（ａ）において時間軸上の任意の時点（例えば、ｔ１）は、図２の（ｂ）における時間軸上の対応した時点（ｔ１）と、同時点を表す。また、図２の（ｂ）の横軸において、「Ｓ１、Ｓ３ ＯＮ」は、第１ペアのゲートＧ１、Ｇ３にゲート位相制御装置１２０からオン信号（制御信号）が印加され、第１ペアの半導体スイッチＳ１、Ｓ３が同時にオンされ、第２ペアの半導体スイッチＳ２、Ｓ４がオフとなる各半導体スイッチＳ１〜Ｓ４の状態を表す。また、「Ｓ２、Ｓ４ ＯＮ」は、同様に、第２ペアのゲートＧ２、Ｇ４にゲート位相制御装置１２０からオン信号（制御信号）が印加され、第２ペアの半導体スイッチＳ２、Ｓ４が同時にオンされ、第１ペアの半導体スイッチＳ１、Ｓ３がオフとなる各半導体スイッチＳ１〜Ｓ４の状態を表す。以下では、ゲート位相制御装置１２０からのオン信号が各ゲートＧ１〜Ｇ４に印加されるタイミングについての説明を、各半導体スイッチＳ１〜Ｓ４がオン／オフされるタイミングで説明する。
【００４６】
図２の（ｂ）において、時点０から時点１／２Ｔまでの期間では、第１ペアの半導体スイッチＳ１、Ｓ３がオンされており、時点１／２Ｔから時点Ｔまでの期間では、第２ペアの半導体スイッチＳ２、Ｓ４がオンされている。
【００４７】
また、時点１／２Ｔ及び時点Ｔのように、一方のペアの半導体スイッチがオンされた状態から、他方のペアの半導体スイッチがオンされた状態に切り替わる時点のことを、スイッチ切替タイミングという。図１に示すように、スイッチ切替タイミングは、電源電圧の周期Ｔの半周期である周期１／２Ｔで繰り返される。よって、第１ペアの第１逆導通型半導体スイッチ１１１及び第３逆導通型半導体スイッチ１１３と、第２ペアの第２逆導通型半導体スイッチ１１２及び第４逆導通型半導体スイッチ１１４とは、周期１／２Ｔで交互にオン／オフされる。
【００４８】
図２の（ｃ）は、図２の（ｂ）におけるスイッチ切替タイミングを、時間間隔αだけ早めた各半導体スイッチＳ１〜Ｓ４の駆動波形である。また、時間間隔αは、図２の（ａ）を基準にする。また、図２の（ｂ）において、各スイッチ切替タイミングは、交流電源２０の電源電圧がゼロとなる時点を表すゼロクロスポイント（時点１／２Ｔ、時点Ｔ）と同時点に位置する。すなわち、図２の（ｂ）において、半導体スイッチＳ１〜Ｓ４のオン／オフは、ゼロクロスポイントで行われる。しかし、図２の（ｃ）においては、各スイッチ切替タイミングを時間間隔αだけ早めたために、各スイッチ切替タイミングと、ゼロクロスポイントとの間には、時間間隔αだけの時間差がある。この時間間隔αを以下では、ゲート位相角αと呼ぶことにする。
【００４９】
すなわち、図２の（ｂ）のゲート位相角αは、各スイッチ切替タイミングと、ゼロクロスポイントとが同時点であるため、ゼロとなる（α＝０°）。また、図２の（ｃ）において、ゲート位相角αは、０°より大きく９０°未満の値（０°＜α＜９０°、例えば４５°）として、図示している。ここで、時間差であるゲート位相角αを角度としているのは、電源電圧Ｖの周期Ｔを位相３６０°として表したときに、対応したものである。
【００５０】
また、図２の（ｄ）〜（ｆ）は、図２の（ｃ）波形図同様に、図２の（ｂ）の各スイッチ切替タイミングを、ゲート位相角αだけ早めた駆動波形である。また、図２の（ｄ）において、ゲート位相角αは、９０°（α＝９０°）としており、図２の（ｅ）において、ゲート位相角αは、９０°より大きく１８０°未満（９０°＜α＜１８０°）としており、図２の（ｆ）において、ゲート位相角αは、１８０°（α＝１８０°）としている。
【００５１】
次に、図２〜５を参照して、ゲート位相角αを変化させた場合に、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０内を流れる電流Ｉと、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０から出力される負荷電圧Ｖｌｏａｄ（照明灯１０に印加される電圧）との変化について、詳細に説明する。つまり、電源電圧Ｖの変化に対して、各半導体スイッチＳ１〜Ｓ４のオン／オフを切り替えるタイミングを変化させることにより、出力される負荷電圧Ｖｌｏａｄが変化する。ここでは、ゲート位相角αを単に、αということにする。また、以下では、αは、０°〜１８０°に設定した場合について説明する。これは、αを１８０°〜３６０°に設定した場合の電流Ｉと負荷電圧Ｖｌｏａｄとの変化は、αを０°〜１８０°に設定した場合と同様であるためである。
【００５２】
図３Ａは、α＝０°における磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作と電流Ｉの流れを示す概念図であり、図３Ｂは、α＝１８０°における磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作と電流Ｉの流れを示す概念図であり、図４は、０°＜α＜９０°における磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作と電流Ｉの流れを示す概念図であり、図５は、９０°＜α＜１８０°における磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作と電流Ｉの流れを示す概念図である。また、以下の説明を判りやすくするために、図３Ａ〜図５においては、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０のブロック回路と、交流電源２０のみを示す。よって、図３Ａ〜図５におけるブロック回路の構成は、図１の磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０のブロック回路の構成と同様であり、図３Ａ〜図５において省略した構成も、図１の構成と同様である。また、図３Ａ〜図５においては、適宜符合を省略したが、図１における符号と同様の符号が付されているものとする。そして、図３Ａ〜図５においては、半導体スイッチＳ１〜Ｓ４は、スイッチオフ時には、図示せず、スイッチオン時のみ、並列に接続されたダイオードＤ１〜Ｄ４をバイパスし迂回する経路として、実線で図示する。これは、各半導体スイッチＳ１〜Ｓ４は、スイッチオン時において、各ソース／ゲート間を導通させ、スイッチオフ時には、各ソース／ゲート間を遮断することを概念的に表したものである。また、以下では、半導体スイッチＳ１と半導体スイッチＳ３とを第１ペアといい、半導体スイッチＳ２と半導体スイッチＳ４とを第２ペアという。
【００５３】
まず、図３Ａを参照して、α＝０°の場合を説明する。また、図２中の代表的な時点ｔ１及び時点ｔ４における電流の流れについて、説明する。時点ｔ１（ｔ＝ｔ１）は、電源電圧Ｖが正の方向に印加され、第１ペアのみオンされ、時点ｔ４（ｔ＝ｔ４）は、電源電圧Ｖが負の方向に印加され、第２ペアのみオンされる。
【００５４】
α＝０°かつｔ＝ｔ１において、電流Ｉは、交流電源２０から第１経路Ｌ１または第２経路Ｌ２を介して流れる。すなわち、電流Ｉは、ダイオードＤ４と、半導体スイッチＳ１とを順次通るか、半導体スイッチＳ３と、ダイオードＤ２とを順次通る。よって、コンデンサＣは、基本的には、充電も放電もしない。すなわち、電流Ｉは、コンデンサＣに対して何の作用もせず、電源電圧Ｖが直接印加電圧ＶＬｏａｄとして出力される。よって、Ｖｌｏａｄ＝Ｖとなる。
【００５５】
α＝０°かつｔ＝ｔ４において、電流Ｉは、α＝０°かつｔ＝ｔ１の場合と同じ経路を逆向きに流れる。よって、この電流Ｉの流れの説明は、省略する。また、この場合も、Ｖｌｏａｄ＝Ｖとなる。
【００５６】
次に、図３Ｂを参照して、α＝１８０°の場合を説明する。また、図２中の代表的な時点ｔ１及び時点ｔ４における電流の流れについて、説明する。時点ｔ１（ｔ＝ｔ１）は、電源電圧Ｖが正の方向に印加され、第２ペアのみオンされ、時点ｔ４（ｔ＝ｔ４）は、電源電圧Ｖが負の方向に印加され、第１ペアのみオンされる。
【００５７】
α＝１８０°かつｔ＝ｔ１において、電流Ｉは、交流電源２０から、ダイオードＤ４または半導体スイッチＳ４と、コンデンサＣと、ダイオードＤ２または半導体スイッチＳ２とを順次流れる。また、α＝１８０°かつｔ＝ｔ４において、電流Ｉは、ダイオードＤ１または半導体スイッチＳ１と、コンデンサＣと、ダイオードＤ３または半導体スイッチＳ３とを順次に介し、交流電源２０へと流れる。この際、コンデンサＣの第１経路Ｌ１側は、第２経路Ｌ２側より常に高い電圧が印加される。よって、コンデンサＣは、実質的に、交流電源２０と照明灯１０との間に、直列に接続されたことになる。よって、照明灯１０のリアクタンス成分Ｌと、抵抗成分Ｒとともに、コンデンサＣは、ＬＣＲ回路を組むこととなる。この際の電流の流れの詳細な説明は、省略する。また、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、概略的には、Ｖｌｏａｄ＝Ｖ−Ｖｃで表される。ここで、−Ｖｃは、コンデンサＣが充電されることによる電圧降下を示す。
【００５８】
次に、図４を参照して、０°＜α＜９０°の場合を説明する。また、図２中の代表的な時点ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４における電流の流れについて、説明する。時点ｔ１（ｔ＝ｔ１）は、電源電圧Ｖが正の方向に印加され、第１ペアのみオンされ、時点ｔ２（ｔ＝ｔ２）は、電源電圧Ｖが正の方向に印加され、第２ペアのみオンされ、時点ｔ３（ｔ＝ｔ３）は、電源電圧Ｖが負の方向に印加され、第２ペアのみオンされ、時点ｔ４（ｔ＝ｔ４）は、電源電圧Ｖが負の方向に印加され、第２ペアのみオンされる。
【００５９】
０°＜α＜９０°かつｔ＝ｔ１において、電流Ｉは、α＝０°かつｔ＝ｔ１において電流Ｉが流れる経路と同様の経路を流れる。よって、この電流Ｉの流れの説明は、省略する。また、電源電圧Ｖが負荷電圧Ｖｌｏａｄとして出力される。しかし、ｔ＝ｔ１において、電源電圧Ｖは、正の方向で増加しきっており、電源電圧Ｖの正の方向の略最大電圧を、Ｖｌｏａｄとして出力することができる。
【００６０】
０°＜α＜９０°かつｔ＝ｔ２において、電流Ｉは、α＝１８０°かつｔ＝ｔ１において電流Ｉが流れる経路と同様の経路を流れる。よって、この電流Ｉの流れの説明も、省略する。しかし、ｔ＝ｔ２の時点は、電源電圧Ｖが正から負に変わるゼロクロスポイントの直前であり、この電源電圧Ｖのうち一部の電圧は、コンデンサＣの充電に使われる。つまり、コンデンサＣの第１経路Ｌ１側には、正の電荷が充電され、第２経路Ｌ２側には、負の電荷が充電される。また、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、概略的には、Ｖｌｏａｄ＝Ｖ−Ｖｃで表される。
【００６１】
０°＜α＜９０°かつｔ＝ｔ３において、電流Ｉは、α＝０°かつｔ＝ｔ４において電流Ｉが流れる経路と同様の経路を流れるが、当該経路の間に挟まれたコンデンサＣは、充電されており、コンデンサＣに蓄えられた電気エネルギーが放出されうる。つまり、電流Ｉは、上記経路以外に、半導体スイッチＳ２と、コンデンサＣと、半導体スイッチＳ４とを順次介して、交流電源２０へ流れることができる。また、ｔ＝ｔ３の時点は、電源電圧Ｖが正から負に変わるゼロクロスポイントの直後で、電源電圧Ｖが負方向で増加（電源電圧Ｖの絶対値が増加）し始めた時点である。よって、ｔ＝ｔ３において、コンデンサＣに充電されていた正の電荷は、コンデンサＣから半導体スイッチＳ４を介して交流電源２０に放電され、負の電荷は、コンデンサＣから半導体スイッチＳ２への放電される。よって、蓄えられた電気エネルギーを放出する間、コンデンサＣは、交流電源２０と直列に接続され電源電圧Ｖを昇圧する電源と同様の動作をする。すなわち、コンデンサＣは、ｔ＝ｔ３において、負荷電圧Ｖｌｏａｄを昇圧することとなる。よって、この負荷電圧Ｖｌｏａｄは、概略的には、Ｖｌｏａｄ＝Ｖ＋Ｖｃで表され、電源電圧Ｖの定格電圧Ｖａよりも高い電圧となりうる。
【００６２】
０°＜α＜９０°かつｔ＝ｔ４において、電流Ｉは、α＝０°かつｔ＝ｔ４において電流Ｉが流れる経路と同様の経路を流れる。また、時点ｔ４は、時点ｔ３から十分な時間が経過した時点であり、コンデンサＣは、蓄えられた電気エネルギーの全てを放出している。よって、電流Ｉは、α＝０°かつｔ＝ｔ４における電流Ｉが流れる経路と同様の経路のみを流れる。よって、この電流Ｉの流れの説明は、省略する。また、電源電圧Ｖが負荷電圧Ｖｌｏａｄとして出力される。しかし、ｔ＝ｔ４において、電源電圧Ｖは、負の方向で増加しきっており、電源電圧Ｖの負の方向の略最大電圧を、Ｖｌｏａｄとして出力することができる。
【００６３】
０°＜α＜９０°かつｔ＝ｔ４以降における電流Ｉの流れは、上記のｔ１〜ｔ４における電流Ｉの流れと、流れる向きを逆にして、同様である。よって、この電流Ｉの流れの説明も、省略する。
【００６４】
以上説明した、０°＜α＜９０°の場合の負荷電圧Ｖｌｏａｄについてまとめると、以下のようになる。まず、ｔ＝ｔ１においては、電源電圧Ｖが、そのまま負荷電圧Ｖｌｏａｄとして出力される。次に、ｔ＝ｔ２においては、電源電圧Ｖが正方向から負方向に反転する際の電圧の一部（Ｖｃ）が、コンデンサＣの充電にあてられ、一次的に、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、低下する。しかし、ｔ＝ｔ３においては、コンデンサＣが電荷を放電し、電源しての役割を果たすために、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、電源電圧ＶよりコンデンサＣの電気エネルギー（Ｖｃ）だけ昇圧される。そして、ｔ＝ｔ４においては、コンデンサＣは、電気エネルギーを全て放出しており、電流Ｉに対して何の作用もせず、電源電圧Ｖがそのまま、負荷電圧Ｖｌｏａｄとして出力される。
【００６５】
よって、０°＜α＜９０°とした場合、負荷電圧Ｖｌｏａｄ（Ｖｌｏａｄ＝Ｖ＋Ｖｃ）は、結果として、電源電圧Ｖの定格電圧Ｖａよりも高い電圧となりうる。
【００６６】
次に、図５を参照して、９０°＜α＜１８０°の場合を説明する。また、図２中の代表的な時点ｔ１、ｔ３、ｔ４、ｔ５における電流の流れについて、説明する。時点ｔ１（ｔ＝ｔ１）は、電源電圧Ｖが正の方向に印加され、第２ペアのみオンされ、時点ｔ３（ｔ＝ｔ３）は、電源電圧Ｖが負の方向に印加され、第２ペアのみオンされ、時点ｔ４（ｔ＝ｔ４）は、電源電圧Ｖが負の方向に印加され、第１ペアのみオンされ、時点ｔ５（ｔ＝ｔ５）は、電源電圧Ｖが正の方向に印加され、第１ペアのみオンされる。
【００６７】
９０°＜α＜１８０°かつｔ＝ｔ１において、電流Ｉは、α＝１８０°かつｔ＝ｔ１において電流Ｉが流れる経路と同様の経路を流れる。よって、この電流Ｉの流れの説明は、省略する。この際の負荷電圧Ｖｌｏａｄは、コンデンサＣの充電による電圧降下が起き、電源電圧Ｖよりも低くなる。すなわち、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、概略的には、Ｖｌｏａｄ＝Ｖ−Ｖｃで表される。ここで、−Ｖｃは、コンデンサＣが充電されることによる電圧降下を示す。
【００６８】
９０°＜α＜１８０°かつｔ＝ｔ３において、電流Ｉは、０°＜α＜９０°かつｔ＝ｔ３において電流Ｉが流れる経路と同様の経路を流れる。すなわち、０°＜α＜９０°かつｔ＝ｔ３におけるコンデンサＣと同様に、コンデンサＣは、蓄えられた電気エネルギーを放出する。よって、蓄えられた電気エネルギーを放出する間、コンデンサＣは、交流電源２０と直列に接続され電源電圧Ｖを昇圧する電源と同様の動作をする。よって、この負荷電圧Ｖｌｏａｄは、概略的には、Ｖｌｏａｄ＝Ｖ＋Ｖｃで表される。なお、ここで＋Ｖｃは、コンデンサＣからの電気エネルギーの放出による昇圧を示す。
【００６９】
しかし、コンデンサＣと、照明灯１０のリアクタンス成分Ｌ及び抵抗成分Ｒとは、ＬＣＲ回路を成す。よって、蓄えられた電気エネルギーの放出は、放出する経路が形成されるスイッチ切替タイミングより遅延する。この放出する経路が形成された時点から、電気エネルギーの放出が実際に開始される時点までの期間を、ここでは、遅延時間γとする。また、ｔ＝ｔ３は、電源電圧Ｖが正から負に変わるゼロクロスポイントの直後で、電源電圧Ｖが負方向で増加（電源電圧Ｖの絶対値が増加）し始めた時点であるため、電源電圧Ｖは、十分な大きさを有していない。よって、Ｖは低い電圧であり、コンデンサＣからのＶｃも、出力されるまでには遅延される。よって、コンデンサＣからの放電のための経路が形成された時点から十分な時間経過する前において、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、Ｖよりも小さな値となり得る。負荷電圧ＶｌｏａｄがＶより小さくなることについては、後述する。
【００７０】
９０°＜α＜１８０°かつｔ＝ｔ４において、電流Ｉは、９０°＜α＜１８０°かつｔ＝ｔ１において電流Ｉが流れる経路と同様の経路を逆方向に流れる。よって、この電流Ｉの流れの説明は、省略する。また、負荷電圧Ｖｌｏａｄも、上記９０°＜α＜１８０°かつｔ＝ｔ１の場合と向きが逆であることを除き同様であるため、その説明は省略する。
【００７１】
９０°＜α＜１８０°かつｔ＝ｔ５において、電流Ｉは、９０°＜α＜１８０°かつｔ＝ｔ３において電流Ｉが流れる経路と同様の経路を逆方向に流れる。また、負荷電圧Ｖｌｏａｄも、上記９０°＜α＜１８０°かつｔ＝ｔ２の場合と向きが逆であることを除き同様であるため、その説明は省略する。
【００７２】
よって、９０°＜α＜１８０°とした場合、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、結果として、電源電圧Ｖの定格電圧Ｖａより低い電圧（Ｖｌｏａｄ＜Ｖ）となりうる。
【００７３】
以上、９０°＜α＜１８０°における、時点ｔ１、ｔ３、ｔ４、ｔ５での電流Ｉの流れと、負荷電圧Ｖｌｏａｄとについて説明した。ここで、以下では、９０°＜α＜１８０°かつｔ３において、概略的に、Ｖｌｏａｄ＝Ｖ＋Ｖｃであらわされる負荷電圧Ｖｌｏａｄが、定格電圧Ｖａよりも小さくなりうることについて、概略的に説明する。この際、時点ｔ１、ｔ３、ｔ４を例に、図２の（ｃ）〜（ｅ）を参照して説明する。
【００７４】
ｔ＝ｔ１において、コンデンサＣは、交流電源２０と照明灯１０との間に直列に接続され、電源電圧Ｖの一部は、コンデンサＣの充電にあてられる。よって、負荷電圧Ｖｌｏａｄの降下が起きた。ｔ＝ｔ３においては、コンデンサＣが放電する経路（以下、放電経路という）が形成され、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、概略的に、Ｖｌｏａｄ＝Ｖ＋Ｖｃとあらわされた。
【００７５】
ここでは、この放電経路が形成される期間を期間β（図２の（ｅ）参照）とする。この期間βは、半導体スイッチＳ１〜Ｓ４のオン／オフ状態と、電源電圧Ｖの印加される向きとの関係により、コンデンサＣからの放電経路が形成されている期間となる。また、図２の（ｅ）では、この期間βは、例えば、時点１／２Ｔから次のスイッチ切替タイミングまでである。よって、ゲート位相角αは、期間１／２Ｔから期間βを減じたものとなる。すなわち、α＝１／２Ｔ−βであり、具体的には、α＝１８０°−βである。
【００７６】
図２の（ｅ）において、時点ｔ３のみが期間βに含まれている。また、図２の（ｂ）のように、時点ｔ４が期間βに含まれる場合、電源電圧Ｖは、定格電圧Ｖａとなり、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、Ｖｌｏａｄ＝Ｖ＋Ｖｃ＝Ｖａ＋Ｖｃ、Ｖｃ≧０の両式を満たす。よって、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、定格電圧Ｖａ未満にはならない。よって、負荷電圧Ｖｌｏａｄを定格電圧Ｖａより低くするには、期間βは、Ｖ＝Ｖａとなる時点、すなわち時点ｔ４を含んではならない。よって、期間βは、β＜１／４Ｔ＝９０°となる。
【００７７】
よって、９０°＜α≦１８０°の場合に、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、定格電圧Ｖａよりも小さくなりうる。但し、ゲート位相角αは、ここでは、０°〜１８０°の範囲内であるとした。また、ゲート位相角αが１８０°〜３６０°である場合は、ゲート位相角αが１８０°〜０°であるとした場合と同様であるので、ここでは省略する。
【００７８】
また、以下では、負荷電圧Ｖｌｏａｄが定格電圧Ｖａ以下の電圧となるときのゲート位相角α及び期間β、すんわち、Ｖｌｏａｄ＝Ｖａとなるときのゲート位相角α及び期間βを、基準角α０及び基準期間β０とする。
【００７９】
上述の図２の（ｅ）の説明のように、９０°＜α＜１８０°において、Ｖｌｏａｄは、Ｖｌｏａｄ＝Ｖ−ＶｃまたはＶｌｏａｄ＝Ｖ＋Ｖｃとなる。また、上記のように、９０°＜α≦１８０°にいおて、Ｖｌｏａｄ＝Ｖ＋Ｖｃとなるのは期間βである。よって、Ｖｌｏａｄが、定格電圧Ｖａより小さくなるためには、９０°＜α≦１８０°の期間βにおいて、Ｖ＋Ｖｃ＜Ｖａとなる場合である。ここで、Ｖ＋Ｖｃ＜ＶａとＶ＋Ｖｃ＞Ｖａとの境であるＶｌｏａｄ＝Ｖ＋Ｖｃ＝Ｖａとなる基準期間β０について、説明する。
【００８０】
Ｖ＋Ｖｃ＝Ｖａとなるには、ＶｃすなわちコンデンサＣからの放電による電圧の上昇が、大きくなる必要がある。また、上述のようにコンデンサＣからの放電が開始されるのは、上記の遅延時間γ後である。よって、Ｖ＋Ｖｃ＝Ｖａとなる基準時間β０は、遅延時間γより大きくなる（β０＞γ）。よって、β≦γのときは、β＜β０となる。
【００８１】
従って、放電期間βが遅延時間γ以下のとき、放電期間βは、基準期間β０より小さくなる。よって、放電期間βが遅延時間γより小さい（短い）とき、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、定格電圧Ｖａより小さくなる。
【００８２】
結果として、ゲート位相角αは、９０°＜α＜１８０°を満たすとき、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、定格電圧Ｖａより小さくなる。
【００８３】
以上、ゲート位相角αの変化させた場合の、電流Ｉと、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０から出力される負荷電圧Ｖｌｏａｄとについて説明した。次に、図６を参照して、実際に照明灯１０である蛍光灯を接続し、ゲート位相角αを変化させたときの負荷電圧Ｖｌｏａｄの変化についての実験例を説明する。図６は、実験例にかかる照明灯１０に印加される電圧（負荷電圧Ｖｌｏａｄ）とゲート位相角αとの関係を示す図面である。なお、この実験には、照明灯１０として、２本の４０Ｗの蛍光灯を使用した。
【００８４】
図６に示すように、この実験例では、ゲート位相角αが０°において、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、電源電圧Ｖの１０５％大きさを有する。ここで、負荷電圧Ｖｌｏａｄが電源電圧Ｖと同じ大きさにならないのは、逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４の微小な抵抗成分が作用し、コンデンサＣに微量の電荷が充放電されるためである。また、ゲート位相角αが０°から９０°まで変化した際に、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、電源電圧Ｖよりも大きくなる。これは、上述の０°＜α＜９０°における磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作によるものである。また、ゲート位相角αが９０°から約１４０°まで変化した際に、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、電源電圧Ｖよりも大きい。しかし、ゲート位相角αが９０°より大きくなると、負荷電圧Ｖｌｏａｄは減少する。この電圧の降下は、上述の９０°＜α＜１８０°における磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作で説明した電圧降下が起こるためである。また、負荷電圧Ｖｌｏａｄが電源電圧Ｖよりも大きいのは、放電期間βが十分に短くなく、上述のコンデンサＣによる昇圧の作用によるものである。そして、ゲート位相角αが約１４０°以上となると、負荷電圧Ｖｌｏａｄは電源電圧Ｖよりも低くなる。よって、この実験例においては、基準角α０は、約１４０°であった。また、この電圧の降下は、上述の９０°＜α＜１８０°、およびα＝１８０°における磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作で説明した、電圧降下によるものである。ゲート位相角αが約１４０°以上では、放電期間βが十分に短くなった（β＜γ）ために、負荷電圧Ｖｌｏａｄを電源電圧Ｖより小さくすることができる。尚、ゲート位相角αを基準角α０（約１４０°）に設定した場合、定格電圧Ｖａを有する電源電圧Ｖと同じ値の負荷電圧Ｖｌｏａｄが、照明灯１０に印加される。
【００８５】
図６の実験例では、基準角α０は約１４０°となった。よって、負荷電圧Ｖｌｏａｄが電源電圧Ｖより小さくなるのは、ゲート位相角αが約１４０°より大きい場合である。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、この基準角α０は、上述の通り、照明灯１０と、コンデンサＣとに依存する。実際には、照明灯１０の種類、本数、リアクタンス成分Ｌおよび抵抗成分Ｒの変化と、コンデンサＣの電気容量と等によって、基準角α０は、９０°以上１８０°未満の範囲の角度となる。したがって、ゲート位相角αを９０°より大きく１８０°以下の範囲に設定した場合、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、電源電圧Ｖより小さくなりうる。
【００８６】
また、上記では、ゲート位相角αが０°〜１８０°の範囲内である場合について説明した。しかし、ゲート位相角αを１８０°から３６０°まで変化させた場合、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、ゲート位相角αを１８０°から０°まで変化させた場合と同様の値となる。すなわち、ゲート位相角αが、０°以上基準角α０以下の場合、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、電源電圧Ｖ以上となり、基準角α０より大きく１８０°以下の場合、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、電源電圧Ｖ未満となる。これに対して、ゲート位相角αが、１８０°より大きく（３６０°−基準角α０）未満の場合、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、電源電圧Ｖ未満となり、（３６０°−基準角α０）以上３６０°以下の場合、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、電源電圧Ｖ以上となる。ゲート位相角が１８０°〜３６０°である場合の負荷電圧Ｖｌｏａｄは、上述の磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作と同様の動作によって得られるため、ここでは、詳しい説明を省略する。
【００８７】
よって、ゲート位相角αを基準角α０より大きく（３６０°−基準角α０）未満の範囲内に設定することにより、負荷電圧Ｖｌｏａｄを電源電圧Ｖよりも小さくすることができる。このゲート位相角αの範囲は、照明灯１０として４０Ｗの蛍光灯を２本接続した場合、すなわち図６の実験例の場合、約１４０°より大きく２２０°未満の範囲となる。また、基準角α０は、９０°以上１８０°未満の範囲の角度となりうるので、ゲート位相角αが９０°より大きく２７０°より小さい範囲である場合に、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、電源電圧Ｖよりも小さくなりうる。
【００８８】
以下では、実際の照明灯制御装置１００の動作を説明するために、照明灯１０点灯時に、ゲート位相角αを基準角α０である約１４０°に設定し、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、交流電源２０の定格電圧Ｖａである電源電圧Ｖの１００％に相当する電圧（以下、点灯電圧という）であるとする。また、照明灯１０消灯時に、ゲート位相角αを１８０°（以下、消灯角α１という）に設定し、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、電源電圧Ｖの略５０％に相当する電圧（以下、低電圧という）であるとする。
【００８９】
しかし、本発明は、これに限定されない。すなわち、消灯時のゲート位相角αの消灯角α１は、９０°＜α＜２７０°の範囲で、負荷電圧Ｖｌｏａｄが電源電圧Ｖよりも低くなるように設定でき、点灯時のゲート位相角αは、負荷電圧Ｖｌｏａｄが電源電圧Ｖ以上になるように設定できる。よって、点灯電圧は、電源電圧Ｖの定格電圧Ｖａ以上に設定することができ、低電圧は、定格電圧Ｖａ未満の電圧に設定することができる。例えば、図６においては、消灯角α１を約１４０°と設定して、低電圧を電源電圧Ｖの６０％の電圧にすることも可能であり、点灯角α１を９０°に設定して、点灯電圧を電源電圧Ｖの１４０％としてもよい。尚、点灯電圧が定格電圧Ｖａ以上である場合、照明灯１０の輝度は、印加電圧が上昇するので、増加する。
【００９０】
以上、図２〜６を参照して、ゲート位相制御装置１２０からの制御信号による磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作について詳しく説明した。また、この動作によって照明灯１０に印加される負荷電圧Ｖｌｏａｄについても詳しく説明した。次に、図７を参照して、照明灯制御装置１００の動作について説明し、実際に照明灯１０に印加されるＶｌｏａｄについて、説明する。
【００９１】
（ユーザスイッチ３０消灯／点灯時の負荷電圧Ｖｌｏａｄの変化）
ここでは、図７を参照して、ユーザスイッチ３０を消灯／点灯と切り替えたときの負荷電圧Ｖｌｏａｄの変化を説明する。図７は、本実施形態にかかる照明灯制御装置１００の駆動を示す駆動波形面である。図７において、上図は、使用者によってユーザスイッチ３０が点灯／消灯（オン／オフ）の切り替えが行われたことを示すタイミング図である。また、下図は、当該ユーザスイッチ３０の操作による負荷電圧Ｖｌｏａｄの変化を示す電圧図である。なお、両図において横軸は、時間軸を表すが、一方の図の時間軸上の任意の時点（例えば、ｋ１）は、他方の図の時間軸上の対応する時点（ｋ１）と同時点であるとする。
【００９２】
図７の上図に示すように、ユーザスイッチ３０は、時点０から時点ｋ４まで、消灯／点灯の切り替えが行われる。時点０から時点ｋ１までは、ユーザスイッチ３０は、点灯に選択され、それに対して、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、点灯電圧に設定される。また、時点ｋ１ではユーザスイッチ３０は切り替えられ消灯に選択される。この消灯状態に対応して、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、低電圧に設定される。よって、時点ｋ１から時点ｋ２まで、照明灯１０に継続的に低電圧が印加される。また、時点ｋ２ではユーザスイッチ３０は切り替えられ再度点灯に選択される。この点灯状態に対応して、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、点灯電圧に設定される。よって、時点ｋ２から時点ｋ３まで、照明灯１０に継続的に点灯電圧が印加される。また、時点ｋ３ではユーザスイッチ３０は切り替えられ消灯に選択される。この消灯状態に対応して、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、低電圧に設定される。よって、時点ｋ３から時点ｋ４まで、照明灯１０に継続的に低電圧が印加される。また、時点ｋ４ではユーザスイッチ３０は切り替えられ再び点灯に選択される。この点灯状態に対応して、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、点灯電圧に設定される。よって、時点ｋ４以降照明灯１０に継続的に点灯電圧が印加される。
【００９３】
次に、ユーザスイッチ３０が点灯に選択された期間、例えば、時点０から時点ｋ１までの期間で、照明灯制御装置１００から点灯電圧が出力される流れについて簡単に説明する。まず、点灯を選択されたユーザスイッチ３０は、所定の出力信号をゲート位相制御装置１２０へ出力する。当該出力信号を受けたゲート位相制御装置１２０は、ゲート位相角αを、基準角α０（例えば、１４０°）に設定する。また、ゲート位相制御装置１２０は、位相検出器１３０から位相情報の供給を受ける。ゲート位相制御装置１２０は、設定したゲート位相角αと位相情報とから制御信号（オン信号）を作成し、制御信号を磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０のゲートＧ１〜Ｇ４へ供給する。制御信号の供給を受けた磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、交流電源２０から供給された電源電圧Ｖを変調して、負荷電圧Ｖｌｏａｄを点灯電圧（例えば、定格電圧Ｖａの１００％）の大きさで出力する。当該負荷電圧Ｖｌｏａｄの出力は、上述の磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作による。そして、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、負荷電圧Ｖｌｏａｄである点灯電圧を照明灯１０に印加する。よって、照明灯１０は、点灯時すなわち照明灯１０を使用する場合に、点灯電圧に対応して発光することになる。
【００９４】
そして、ユーザスイッチ３０が消灯に選択された期間、例えば、時点ｋ１から時点ｋ２までの期間で、照明灯制御装置１００から低電圧が出力される流れについて簡単に説明する。まず、点灯を選択されたユーザスイッチ３０は、所定の出力信号を遮断する。当該出力信号が入力されないゲート位相制御装置１２０は、ゲート位相角αを、消灯角α１（例えば、１８０°）に設定する。また、ゲート位相制御装置１２０は、位相検出器１３０から位相情報の供給を受ける。ゲート位相制御装置１２０は、設定したゲート位相角αと位相情報とから制御信号（オン信号）を作成し、制御信号を磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０のゲートＧ１〜Ｇ４へ供給する。制御信号の供給を受けた磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、交流電源２０から供給された電源電圧Ｖを変調して、負荷電圧Ｖｌｏａｄを低電圧（例えば、定格電圧Ｖａの５０％）の大きさで出力する。当該負荷電圧Ｖｌｏａｄの出力は、上述の磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作による。そして、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、負荷電圧Ｖｌｏａｄである低電圧を照明灯１０に印加する。よって、照明灯１０は、点灯時すなわち照明灯１０を使用する場合に、低電圧に対応して発光することになる。よって、照明灯１０は、消灯時においても、印加電圧が零とならず、非発光状態にならない。
【００９５】
以上、本発明の第１実施形態にかかる照明灯制御装置１００の構成及び動作について、詳しく説明した。本発明の第１実施形態によれば、照明灯１０を使用しない場合には、照明灯１０の電圧を定格電圧Ｖａ（電源電圧Ｖ）以下の低電圧を印加する。従って、照明灯１０は、使用しない場合でも、消灯（印加電圧が零の状態）されないので、消灯の回数を減らすことができる。よって、照明灯制御装置１００によれば、照明灯１０の寿命を延ばすことができる。また、照明灯１０を使用しない場合には、照明灯１０には定格電圧Ｖａ以下の低電圧を印加するので、常時点灯状態で照明灯１０を使用する場合にくらべて、消費電力を削減することができる。よって、照明灯制御装置１００によれば、消費電力を減らし省エネルギー化できる。
【００９６】
したがって、本実施形態にかかる照明灯制御装置１００は、長寿命化と省エネルギー化とを同時に達成することができる。また、照明灯１０の長寿命化がはかられるので、照明灯１０を交換する回数を減らすことができ、費用の節約にも繋がると共に、資源の節約にも繋がる。また、従来のように蛍光灯をインバータ方式ものに切り替える必要もない。本実施形態にかかる照明灯制御装置１００は、上述の通り、非常に単純な構成を有し、各品も安価である。よって、本実施形態によれば、複雑かつ高価なインバータ方式の蛍光灯に取り替える場合にくらべて、設備投資にかかる費用も少なく済む。また、このような照明灯制御装置１００は、常時点灯を必要とする場所に使用した際に、より大きな効果を発揮する。例えば、常時点灯を必要とする廊下や工場、オフィス等である。また、ショウルームや廊下等に使用することにより、店内のディスプレイ効果、防犯効果、事故防止効果も、上記の長寿命化、省エネルギー化、費用削減とともに、達成することが可能である。
【００９７】
また、点灯時すなわち照明灯１０を使用する場合に、ゲート位相角αを上記基準角α０以下の角度、または、（３６０°−基準角α０）〜３６０°に設定することにより、電源電圧Ｖの定格電圧Ｖａ以上の電圧を照明灯１０に印加することができる。よって、点灯時の照明灯１０の輝度を、従来の照明灯１０よりも上げることができる。
【００９８】
（第２の実施形態）
次に、図８を参照して、本発明の第２の実施形態にかかる照明灯制御装置２００の構成について説明する。図８は、本実施形態にかかる照明灯制御装置２００の構成を示す概略図である。
【００９９】
図８に示すように、照明灯制御装置２００は、照明灯１０と交流電源２０と人体感知装置４０とに接続される。また、照明灯１０と交流電源２０と照明灯制御装置２００とは、直列に接続される。交流電源２０は、照明灯１０の定格電圧Ｖａを有する電源電圧Ｖを、照明灯制御装置２００に供給する。人体感知装置４０は、照明灯１０の照明範囲内の対象物の存在を感知すると、出力信号を発し、感知しない場合、出力信号を発しない。照明灯制御装置２００は、人体感知装置４０の出力信号に応じて電源電圧Ｖを変圧し、負荷電圧Ｖｌｏａｄを照明灯１０に印加する。負荷電圧Ｖｌｏａｄの印加を受けた照明灯１０は、発光する。また、照明灯制御装置２００は、人体感知装置４０の出力信号が所定時間出力されない場合には、照明灯１０に印加される負荷電圧Ｖｌｏａｄを遮断する。
【０１００】
照明灯制御装置２００は、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０と、ゲート位相制御装置２２０と、位相検出器１３０と、電源遮断手段とを含む。電源遮断手段は、電源スイッチ３１０と、マイクロコントローラ３２０と、タイマー３３０とを含む。磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、交流電源２０と照明灯１０との間に直列に接続される。位相検出器１３０は、ゲート位相制御装置１２０と接続されるとともに、交流電源２０と磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０との間の導線と、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０と照明灯１０との間の導線とに接続される。ゲート位相制御装置２２０は、照明灯制御装置２００の外部に備えられた人体感知装置４０に接続され、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０に接続される。電源スイッチ３１０は、交流電源２０と磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０との間に配置される。タイマー３３０は、人体感知装置４０とマイクロコントローラ３２０とに接続される。マイクロコントローラ３２０は、タイマー３３０と電源スイッチ３１０とに接続される。
【０１０１】
ゲート位相制御装置２２０、電源遮断手段、および人体感知装置４０、以外の構成要素は、上記第１の実施形態と同様であるため、ここでの詳しい説明は省略する。
【０１０２】
ゲート位相制御装置２２０は、上記の通り、人体感知装置４０に接続される。ゲート位相制御装置２２０は、第１実施形態のゲート位相制御装置１２０と同様の働きをするが、制御のため入力される信号が異なる。すなわち、第１実施形態のゲート位相制御装置１２０は、ユーザスイッチ３０からの出力信号によって動作するが、本実施形態のゲート位相制御装置２２０は、人体感知装置４０からの出力信号によって動作する。
【０１０３】
電源遮断手段は、上述の通り、電源スイッチ３１０と、マイクロコントローラ３２０と、タイマー３３０とを含む。タイマー３３０は、上述の通り人体感知装置４０に接続され、人体感知装置４０からの出力信号が所定時間Ｔ３入力されないと、マイクロコントローラ３２０へ信号を出す。マイクロコントローラ３２０は、当該信号を受けた場合、電源スイッチ３１０へ電源遮断信号を出力する。また、電源スイッチ３１０は、上述の通り、交流電源２０と磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０との間に配置される。電源遮断信号を受けた電源スイッチ３１０は、オフされ、交流電源２０と磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０との間を遮断し、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０への電源電圧Ｖの供給を止める。結果として、照明灯１０への負荷電圧Ｖｌｏａｄは、遮断される。
【０１０４】
また、タイマー３３０は、電源電圧Ｖを遮断した状態で、人体感知装置４０の出力信号を受けると、マイクロコントローラ３２０に所定の信号を供給する。マイクロコントローラ３２０は、電源電圧Ｖが遮断された状態で当該信号を受けると、電源スイッチ３１０へ電源開始信号を供給する。電源開始信号を受けた電源スイッチ３１０は、オンされ、交流電源２０と磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０との間を繋ぎ、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０への電源電圧Ｖの供給を再開する。結果として、照明灯１０へ負荷電圧Ｖｌｏａｄが供給される。
【０１０５】
人体感知装置４０は、照明灯１０の照明範囲内に対象物が存在するか否かを感知する対象物感知装置である。以下では、対象物は、人であるとして説明する。しかし、対象物は、人に限定されず、例えば、車や荷物等であっても良い。また、対象物感知装置は、光の変化を感知する装置や赤外線を感知する装置等、一般的に用いられるものであるため、詳しい説明は省略する。
【０１０６】
人体感知装置４０は、照明範囲内に人が存在するか否かを所定の方法で感知する。人の存在を感知した人体感知装置４０は、ゲート位相制御装置２２０と電源遮断手段とへ所定の出力信号を出力する。また、人体感知装置４０は、照明範囲内に人が存在しない場合、ゲート位相制御装置２２０への出力信号を遮断する。
【０１０７】
人体感知装置４０からの出力信号を受けたゲート位相制御装置２２０は、ユーザスイッチ３０からの出力信号を受けた第１実施形態のゲート位相制御装置１２０の動作と同様に、ゲート位相角を基準角α０（例えば、１４０°）に設定し、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０へ制御信号を出力する。また、ゲート位相制御装置２２０は、出力信号を受けていない場合、ゲート位相角を消灯角α１（例えば、１８０°）に設定し、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０へ制御信号を出力する。この制御信号、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０から出力される負荷電圧Ｖｌｏａｄについては、第１実施形態と同様であるため、ここでは、省略する。
【０１０８】
また、電源遮断手段は、上記の構成により、人体感知装置４０からの出力信号が、所定時間Ｔ３入力されない場合、交流電源２０から磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０への電源電圧Ｖを遮断する。また、電源電圧Ｖが遮断された状態で、人体感知装置４０からの出力信号を受けた電源遮断手段は、交流電源２０から磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０への電源電圧Ｖの供給を再開する。
【０１０９】
タイマー３３０は、人体感知装置４０が人の存在を感知したときに発する上記所定の信号を受ける。また、タイマー３３０は、当該信号の入力が、所定時間以上なかった場合、マイクロコントローラ３２０へ信号を出す。マイクロコントローラ３２０は、タイマー３３０からの信号を受けると、電源遮断信号を電源スイッチ３１０へ出力する。電源遮断信号を受けた電源スイッチ３１０は、オフされ、交流電源２０からの電源を遮断する。ここで、所定時間Ｔ３は、任意で設定してもよい。例えば、所定時間Ｔ３は、半日、一日、二日程度であってもよい。
【０１１０】
以上が、第２実施形態にかかる照明灯制御装置２００の構成である。以下で、図９を参照して、人体感知装置４０が、人の存在を感知して出力信号を発した場合と、感知せず出力信号を発しない場合との負荷電圧Ｖｌｏａｄの変化を説明する。
【０１１１】
（人体感知装置４０の感知状態による、負荷電圧Ｖｌｏａｄの変化）
図９は、本実施形態にかかる照明灯制御装置２００の駆動を示す駆動波形面である。図９において、上図は、人体感知装置４０が人の存在を感知している場合と、感知していない場合を示すタイミング図である。また、下図は、人体感知装置４０の感知状況に応じて負荷電圧Ｖｌｏａｄの変化を示す電圧図である。なお、両図において横軸は、時間軸を表すが、一方の図の時間軸上の任意の時点（例えば、ｋ５）は、他方の図の時間軸上の対応する時点（ｋ５）と同時点であるとする。
【０１１２】
図９の上図に示すように、時点０から時点ｋ５までは、人体感知装置４０は、人の存在を感知し、それに対応して、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、点灯電圧に設定される。よって、時点０から時点ｋ５の間、照明灯１０には、点灯電圧が継続的に印加される。また、時点ｋ５から時点ｋ６までは、人体感知装置４０は、人の存在を感知せず、それに対応して、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、低電圧に設定される。よって、時点ｋ５から時点ｋ６の間の時間Ｔ１では、照明灯１０に低電圧が継続的に印加される。また、時点ｋ６から時点ｋ７までは、人体感知装置４０は、人の存在を感知し、それに対応して、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、点灯電圧に設定される。よって、時点ｋ６から時点ｋ７の間、照明灯１０に点灯電圧が継続的に印加される。また、時点ｋ７から時点ｋ８までは、人体感知装置４０は、人の存在を感知せず、それに対応して、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、低電圧に設定される。よって、時点ｋ７から時点ｋ８の間の時間Ｔ２では、照明灯１０に低電圧が継続的に印加される。また、時点ｋ８から時点ｋ９までは、人体感知装置４０は、人の存在を感知し、それに対応して、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、点灯電圧に設定される。よって、時点ｋ８から時点ｋ９の間、照明灯１０に点灯電圧が継続的に印加される。
【０１１３】
そして、時点ｋ９から時点ｋ１１までは、人体感知装置４０は、人の存在を感知せず、それに対応して、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、低電圧に設定される。よって、時点ｋ９から時点ｋ１０の間の時間Ｔ３では、照明灯１０に低電圧が継続的に印加される。しかし、所定時間Ｔ３経過後、照明灯１０に印加される負荷電圧Ｖｌｏａｄは、低電圧から零となり、照明灯１０は、非発光状態の消灯状態となる。そして、時点ｋ１１にて、人体感知装置４０が人の存在を感知した場合に、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、再び、点灯電圧に設定される。よって、時点ｋ１１以降、照明灯１０には、点灯電圧が印加される。
【０１１４】
次に、人体感知装置４０が人の存在を感知した期間、例えば、時点０から時点ｋ５までの期間で、照明灯制御装置１００から点灯電圧が出力される流れについて簡単に説明する。まず、人体感知装置４０は、照明範囲内に人の存在を感知する。人の存在を感知した人体感知装置４０は、所定の出力信号をゲート位相制御装置２２０とタイマー３３０とへ出力する。当該出力信号を受けたゲート位相制御装置２２０は、点灯が選択されたとして、ゲート位相角αを、基準角α０に設定する。また、ゲート位相制御装置２２０は、位相検出器１３０から位相情報の供給を受ける。ゲート位相制御装置２２０は、設定したゲート位相角αと位相情報とから制御信号（オン信号）を作成し、制御信号を磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０のゲートＧ１〜Ｇ４へ供給する。制御信号の供給を受けた磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、交流電源２０から供給された電源電圧Ｖから負荷電圧Ｖｌｏａｄを点灯電圧（例えば、定格電圧Ｖａの１００％）の大きさで作成する。当該負荷電圧Ｖｌｏａｄの作成は、上述の磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作による。そして、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、負荷電圧Ｖｌｏａｄである点灯電圧を照明灯１０に印加する。よって、照明灯１０は、人体感知装置４０が人の存在を感知した場合すなわち照明灯１０を使用する場合（点灯）に、点灯電圧に対応して発光することになる。
【０１１５】
次に、人体感知装置４０が人の存在を感知しない期間、例えば、時点ｋ５から時点ｋ６までの期間で、照明灯制御装置１００から消灯電圧が出力される流れについて簡単に説明する。まず、人体感知装置４０は、照明範囲内に人の存在を感知しない。人の存在を感知しない人体感知装置４０は、ゲート位相制御装置２２０への上記出力信号を遮断する。出力信号が遮断されたゲート位相制御装置２２０は、消灯が選択されたとして、ゲート位相角αを、消灯角α１（例えば、１８０°）に設定する。また、ゲート位相制御装置２２０は、位相検出器１３０から位相情報の供給を受ける。ゲート位相制御装置２２０は、設定したゲート位相角αと位相情報とから制御信号（オン信号）を作成し、制御信号を磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０のゲートＧ１〜Ｇ４へ供給する。制御信号の供給を受けた磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、交流電源２０から供給された電源電圧Ｖから負荷電圧Ｖｌｏａｄをゼロでない低電圧（例えば、定格電圧Ｖａの５０％）の大きさで作成する。当該負荷電圧Ｖｌｏａｄの作成は、上述の磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作による。そして、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、負荷電圧Ｖｌｏａｄである低電圧を照明灯１０に印加する。よって、照明灯１０は、消灯時すなわち照明灯１０を使用しない場合（消灯）に、低電圧に対応して発光することになる。よって、照明灯１０は、消灯時においても、印加電圧が零とならず、消灯されない。
【０１１６】
そして、人体感知装置４０が人の存在を所定時間Ｔ３の間感知せず、照明灯１０に印加される電圧が零となる場合、つまり、時点ｋ９から時点ｋ１１までの期間で、照明灯制御装置１００から負荷電圧Ｖｌｏａｄが出力される流れについて簡単に説明する。時点ｋ９から時点ｋ１１においては、人体感知装置４０は、人の存在を感知せず、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、まず、点灯電圧（例えば、定格電圧Ｖａの５０％）に設定される。この際、人体感知装置４０からの信号は、タイマー３３０へも入力されない。よって、所定時間Ｔ３が経過した時点ｋ１０において、タイマー３３０は、所定の信号をマイクロコントローラ３２０に出力する。この信号を受けたマイクロコントローラ３２０は、電源遮断信号を電源スイッチ３１０へ出力する。この電源遮断信号を受けた電源スイッチ３１０は、オフされ交流電源２０から磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０への電源電圧Ｖを遮断する。よって、照明灯１０に印加される負荷電圧Ｖｌｏａｄも遮断され、零となる。
【０１１７】
また、図９中の時点ｋ１１に示すように、タイマー３３０は、電源電圧Ｖを遮断した状態で、人体感知装置４０から信号を受けると、マイクロコントローラ３２０に所定の出力信号を供給する。そして、この出力信号の供給を受けたマイクロコントローラ３２０は、電源再開信号を電源スイッチ３１０に出力し、電源再開信号を受けた電源スイッチ３１０は、オンされ、交流電源２０と磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０とを接続する。よって、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０に電源電圧Ｖが印加され、照明灯１０に点灯電圧の負荷電圧Ｖｌｏａｄが印加される。
【０１１８】
よって、本発明の第２の実施形態によれば、上記の第１の実施形態にかかる照明灯制御装置１００と同様の効果を達成するとともに、人体感知装置４０からの信号により、消灯／点灯制御されるため、自動で消灯／点灯の切り替えができる。また、ユーザスイッチ３０による消灯／点灯制御よりも、確実に不使用時に消灯されるので、より高い省エネルギー効果をもたらす。また、本実施形態によれば、所定時間以上、人体感知装置４０が対象物を感知しない場合には、照明灯１０への印加電圧を零とすることができる。よって、本実施形態によれば、より多くの消費電力を節約でき、高い省エネルギー効果をもたらすことができる。また、照明灯１０に印加する電圧を零とするため、消灯および点灯を行うことになるが、従来の照明灯よりも、点灯回数を減らすことができるために長寿命化をも達成することができる。
【０１１９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１２０】
例えば、上記実施形態では、ユーザスイッチ３０の出力信号または人体感知装置４０の出力信号によって、ゲート位相角αを決定し、負荷電圧Ｖｌｏａｄを作成したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、ユーザスイッチ３０と人体感知装置４０との両方の出力信号によって、ゲート位相角αを決定してもよい。すなわち、ゲート位相制御装置１２０、２２０は、ユーザスイッチ３０からの出力信号と、人体感知装置４０からの出力信号との両方の入力を受け、両方の出力信号が入力されない場合に、負荷電圧Ｖｌｏａｄを電源電圧Ｖ以下となるよう上記動作をしてもよい。
【０１２１】
また、上記実施形態では、点灯時は、負荷電圧Ｖｌｏａｄを電源電圧Ｖ以上とし、消灯時は、負荷電圧Ｖｌｏａｄを電源電圧Ｖ未満としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、ユーザスイッチ３０の切り替えによって、照明灯１０の輝度は、段階的または連続的に切り替えられてもよい。すなわち、ユーザスイッチ３０の切り替えによって、任意のゲート位相角αが設定され、任意のゲート位相角が選択されることにより、照明灯１０は、調光されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる照明灯制御装置の構成を示す概略図である。
【図２】本実施形態にかかる交流電源の電源電圧と磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御する制御信号との関係を示すタイミング図である。
【図３Ａ】本実施形態にかかるα＝０°における磁気エネルギー回生双方向電流スイッチの動作と電流の流れを示す概念図である。
【図３Ｂ】本実施形態にかかるα＝１８０°における磁気エネルギー回生双方向電流スイッチの動作と電流の流れを示す概念図である。
【図４】本実施形態にかかる０°＜α＜９０°における磁気エネルギー回生双方向電流スイッチの動作と電流の流れを示す概念図である。
【図５】本実施形態にかかる９０°＜α＜１８０°における磁気エネルギー回生双方向電流スイッチの動作と電流の流れを示す概念図である。
【図６】実験例にかかる照明灯に印加される負荷電圧とゲート位相角との関係を示す図面である。
【図７】本発明の第１の実施形態にかかる照明灯制御装置の駆動を示す駆動波形面である。
【図８】本発明の第２の実施形態にかかる照明灯制御装置の構成を示す概略図である。
【図９】本実施形態にかかる照明灯制御装置の駆動を示す駆動波形面である。
【符号の説明】
【０１２３】
１０ 照明灯
２０ 交流電源
３０ ユーザスイッチ
４０ 人体感知装置
１００、２００ 照明灯制御装置
１１０ 磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ
１１１ 第１逆導通型半導体スイッチ
１１２ 第２逆導通型半導体スイッチ
１１３ 第３逆導通型半導体スイッチ
１１４ 第４逆導通型半導体スイッチ
１２０、２２０ ゲート位相制御装置
１３０ 位相検出器
３１０ 電源スイッチ
３２０ マイクロコントローラ
３３０ タイマー
Ｄ１〜Ｄ４ ダイオード
Ｓ１〜Ｓ４ 半導体スイッチ
Ｇ１〜Ｇ４ ゲート
α ゲート位相角
α０ 基準角
α１ 消灯角
Ｃ コンデンサ
Ｌ リアクタンス成分
Ｒ 抵抗成分
Ｖａ 定格電圧
Ｌ１ 第１経路
Ｌ２ 第２経路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明灯制御方法及び照明灯制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明灯として一般的な蛍光灯は、蛍光ガラス管と、点灯用のエミッタが塗布されたヒータと、蛍光ガラス管内部に封入された水銀原子を含む気体と、蛍光ガラス管の内部に塗布された蛍光体と、を含む。蛍光灯の点灯時には、まず、ヒータに電流を流し、ヒータを加熱する。ヒータが加熱されると、ヒータに塗布されたエミッタから、運動エネルギーが増大した電子（熱電子）が放出され、放電が開始される。そして、放出された熱電子が気体の水銀原子と衝突し、紫外線が発せられる。この紫外線が蛍光体にあたると、蛍光体は可視光線を蛍光ガラス管を介して外部に放出する。このような原理で蛍光灯は可視光線を提供する。
【０００３】
このような蛍光灯の省エネルギー化を実現するために、従来では、電源のインバータ化による調光制御を行うことや、蛍光灯を使用しない場合に消灯することが行われていた。この電源のインバータ化は、蛍光灯を使用しない場合に調光し、蛍光灯への印加電圧を下げることにより、省エネルギー化を実現していた。また、不使用時に蛍光灯を消灯することによって、蛍光灯への印加電圧を遮断することで省エネルギー化を実現していた。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２６０９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の省エネルギー化のように、電源をインバータ化するには、既存の蛍光灯をインバータ方式のものに取り替える必要があり、多くの費用がかかるという問題があった。また、蛍光灯を不使用時に消灯することは、結果として照明灯の消灯および点灯の回数を増加させた。しかし、蛍光灯の点灯時にヒータに流れる電流により、ヒータに塗布されたエミッタは消耗するので、照明灯の消灯回数の増加は、蛍光灯の寿命の低下を招くという問題があった。また、一般的には、この点灯１回で、蛍光灯の寿命は、１時間短くなると言われている。よって、従来の蛍光灯では、省エネルギー化と長寿命化とを同時に実現できないという問題があった。また、この問題は、蛍光灯に限られず、他の照明灯においても、同様に生じた。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、低コストで、照明灯の省エネルギー化と長寿命化を同時に実現可能な、新規かつ改良された照明灯制御方法及び照明灯制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、照明灯と交流電源との間に直列に接続される磁気エネルギー回生双方向電流スイッチと、前記磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御する制御装置と、を備えた照明灯制御装置によって、前記照明灯の使用状態に応じて、前記照明灯に印可する電圧を制御し、照明灯を使用しない場合に、照明灯に対して零より大きく前記照明灯の定格電圧未満の低電圧を継続的に印可することを特徴とする、照明灯制御方法が提供される。
【０００８】
かかる構成によれば、使用状態に応じて、制御装置は、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御し、交流電源から供給される電圧をもとに照明灯に印加する電圧を作成する。すなわち、照明灯を使用しない場合に制御装置は、零より大きく照明灯の定格電圧未満の低電圧出力するように磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御し、照明灯は、この低電圧の印加を受ける。また、照明灯を使用しない場合に、照明灯に印加する電圧を零としないために、当該照明灯は、低電圧により発光したままである。よって、照明灯が消灯されないので点灯する必要はなく、照明灯を点灯させる際の起電力をエミッタに印加せずに済む。
【０００９】
また、照明灯の点灯／消灯を切り替えるためのスイッチにより消灯が選択された場合に、照明灯に対して低電圧を印可してもよい。かかる構成によれば、スイッチにより、照明灯の点灯／消灯が、選択的に切り替えられ、照明灯は、消灯時のみ選択的に低電圧を印加される。
【００１０】
また、照明灯の照明範囲内に対象物が存在するか否かを感知する対象物感知装置により対象物が感知されない場合に、照明灯に対して低電圧を印可してもよい。かかる構成によれば、対象物感知装置により、照明灯の点灯／消灯が、選択的に切り替えられ、照明灯は、消灯時のみ選択的に低電圧を印加される。
【００１１】
また、対象物感知装置によって所定時間以上対象物が感知されない場合に、照明灯に印加される電圧を零としてもよい。かかる構成によれば、対象物が対象物感知装置により所定時間感知されなければ、照明灯に印加される電圧は零となり、照明灯は、非発光状態の消灯となる。
【００１２】
また、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチは、第１経路に第１逆導通型半導体スイッチと第４逆導通型半導体スイッチとがスイッチオフ時の導通方向を相互に逆向きにして直列に配置され、第２経路に第２逆導通型半導体スイッチと第３逆導通型半導体スイッチとがスイッチオフ時の導通方向を相互に逆向きにして直列に配置されたブリッジ回路と、第１逆導通型半導体スイッチと第４逆導通型半導体スイッチとの間の第１経路と、第２逆導通型半導体スイッチと第３逆導通型半導体スイッチとの間の第２経路との間に配置されたコンデンサと、を含み、制御装置は、交流電源の半周期毎のスイッチ切替タイミングで、第１逆導通型半導体スイッチ及び第３逆導通型半導体スイッチと、第２逆導通型半導体スイッチ及び第４逆導通型半導体スイッチと、を交互にオン／オフし、スイッチ切替タイミングと、交流電源電圧のゼロクロスポイントとの時間差を表すゲート位相角を調整することにより、照明灯に低電圧を印可してもよい。
【００１３】
かかる構成によれば、交流電源電圧のゼロクロスポイントからゲート位相角だけずらしたスイッチ切替タイミングで、制御装置は、第１逆導通型半導体スイッチ及び第３逆導通型半導体スイッチと、第２逆導通型半導体スイッチ及び第４逆導通型半導体スイッチと、を交互にオン／オフする。このようなスイッチングにより、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチにおいて、コンデンサは、充電／放電される。また、この充電／放電の期間は、ゲート位相角によって、決定される。そして、この放電が十分にされない場合、コンデンサは、回路に対して抵抗として働く。よって、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチは、供給された定格電圧よりも低い低電圧を照明灯に出力する。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、照明灯と交流電源との間に直列に接続される磁気エネルギー回生双方向電流スイッチと、照明灯を使用しない場合に、照明灯に対して零より大きく交流電源の定格電圧未満の低電圧を継続的に印加するように、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御する制御装置と、を備えることを特徴とする、照明灯制御装置が提供される。
【００１５】
かかる構成によれば、照明灯を使用しない場合に、制御装置により制御された磁気エネルギー回生双方向電流スイッチは、照明灯に低電圧を継続的に印加する。低電圧を印加された照明灯は、非発光状態にならず、消灯されないで、低電圧に対応して発光する。よって、照明灯が消灯されないので点灯する必要はなく、照明灯を点灯させる際の起電力をエミッタに印加せずに済む。
【００１６】
また、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチは、第１経路に第１逆導通型半導体スイッチと第４逆導通型半導体スイッチとがスイッチオフ時の導通方向を相互に逆向きにして直列に配置され、第２経路に第２逆導通型半導体スイッチと第３逆導通型半導体スイッチとがスイッチオフ時の導通方向を相互に逆向きにして直列に配置されたブリッジ回路と、第１逆導通型半導体スイッチと第４逆導通型半導体スイッチとの間の第１経路と、第２逆導通型半導体スイッチと第３逆導通型半導体スイッチとの間の第２経路との間に接続されたコンデンサと、を含み、制御装置は、交流電源の半周期毎のスイッチ切替タイミングで、第１逆導通型半導体スイッチ及び第３逆導通型半導体スイッチと、第２逆導通型半導体スイッチ及び第４逆導通型半導体スイッチと、を交互にオン／オフし、スイッチ切替タイミングと、交流電源電圧のゼロクロスポイントとの時間差を表すゲート位相角を調整することにより、照明灯に低電圧を印可してもよい。
【００１７】
かかる構成によれば、交流電源電圧のゼロクロスポイントからゲート位相角だけずらしたスイッチ切替タイミングで、制御装置は、第１逆導通型半導体スイッチ及び第３逆導通型半導体スイッチと、第２逆導通型半導体スイッチ及び第４逆導通型半導体スイッチと、を交互にオン／オフする。このようなスイッチングにより、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチにおいて、コンデンサは、充電／放電される。また、この充電／放電の期間は、ゲート位相角によって、決定される。そして、この放電が十分にされない場合、コンデンサは、回路に対して抵抗として働く。よって、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチは、供給された定格電圧よりも低い低電圧を照明灯に出力する。
【００１８】
また、低電圧を印可する場合のゲート位相角は、９０°より大きく２７０°未満の範囲内であってもよい。かかる構成によれば、ゲート位相角がこのような範囲内に設定されると、上記放電は、十分に行われず、コンデンサは、回路に対して抵抗として働く。よって、照明灯に印加される電圧は、降下し低電圧となる。
【００１９】
また、制御装置は、照明灯の点灯／消灯を切り替えるためのスイッチの出力信号に基づいて、照明灯に対して低電圧または定格電圧以上の点灯電圧を選択的に印可してもよい。かかる構成によれば、スイッチにより、照明灯の点灯／消灯が選択的に切り替えられ、照明灯に点灯電圧または低電圧が選択的に印加される。また、点灯電圧を印加することにより、照明灯の輝度は、増加する。
【００２０】
また、制御装置は、照明灯の照明範囲内に対象物が存在するか否かを感知する対象物感知装置の出力信号に基づいて、照明灯に対して低電圧または定格電圧以上の点灯電圧を選択的に印可してもよい。かかる構成によれば、対象物感知装置により、照明灯の点灯／消灯が選択的に切り替えられ、照明灯に点灯電圧または低電圧が選択的に印加される。また、点灯電圧を印加することにより、照明灯の輝度は、増加する。
【００２１】
また、対象物感知装置によって所定時間以上対象物が感知されない場合に、制御装置は、照明灯に印加してもよい。かかる構成によれば、対象物が対象物感知装置により所定時間感知されなければ、照明灯に印加される電圧は零となり、照明灯は、非発光状態の消灯となる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明によれば、低コストで、照明灯の省エネルギー化と長寿命化を同時に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２４】
（第１の実施形態）
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態にかかる照明灯制御装置１００の構成について説明する。図１は、本実施形態にかかる照明灯制御装置１００の構成を示す概略図である。
【００２５】
図１に示すように、照明灯制御装置１００は、照明灯１０と交流電源２０とユーザスイッチ３０とに接続される。また、照明灯１０と交流電源２０と照明灯制御装置１００とは、直列に接続される。交流電源２０は、照明灯１０の定格電圧Ｖａを有する電源電圧Ｖを、照明灯制御装置１００に供給する。ユーザスイッチ３０は、使用者によって照明灯１０の点灯／消灯（オン／オフ）の切り替えが行われるスイッチであり、点灯が選択されたとき出力信号を照明灯制御装置１００に供給する。照明灯制御装置１００は、ユーザスイッチ３０の消灯／点灯の切り替えに応じて電源電圧Ｖを変圧し、負荷電圧Ｖｌｏａｄを照明灯１０に印加する。負荷電圧Ｖｌｏａｄの印加を受けた照明灯１０は、発光する。なお、照明灯１０は、例えば、蛍光灯、ナトリウム灯、メタルハラルド灯、水銀灯等の一般的な照明灯であってよい。以下では、照明灯１０は、蛍光灯であるものとして説明する。
【００２６】
また、ここでは、交流電源２０は、照明灯１０の定格電圧Ｖａを有する電源電圧Ｖを照明灯制御装置１００に印加するとした。以下では、交流電源２０は、照明灯１０専用であり、照明灯１０の定格電圧Ｖａを有する電源電圧Ｖを供給するものとして説明する。しかし、交流電源２０は、これに限定されるものでない。例えば、交流電源２０は、他の定格電圧を有し、当該定格電圧を照明灯１０の定格電圧Ｖａに昇圧または降圧し、その後、照明灯制御装置１００に定格電圧Ｖａを有する電源電圧Ｖとして供給してもよい。
【００２７】
照明灯制御装置１００は、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０と、ゲート位相制御装置１２０（制御装置）と、位相検出器１３０と、を含む。磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、交流電源２０と照明灯１０との間に直列に接続される。位相検出器１３０は、ゲート位相制御装置１２０と接続されるとともに、交流電源２０と磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０との間の導線と、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０と照明灯１０との間の導線とに接続される。ゲート位相制御装置１２０は、ユーザスイッチ３０と、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０とに接続される。
【００２８】
また、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、交流電源２０から供給される定格電圧Ｖａを有する電源電圧Ｖを変圧して、負荷電圧Ｖｌｏａｄを照明灯１０に印加する。位相検出器１３０は、交流電源２０と磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０との間、及び磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０と照明灯１０との間から、電圧をタッピングし、負荷電圧Ｖｌｏａｄの位相を検出し、電源電圧Ｖを交流電源２０と磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０との間からタッピングし、電源電圧の位相を検出し、位相情報をゲート位相制御装置１２０に供給する。ゲート位相制御装置１２０は、制御装置の一例であって、ユーザスイッチ３０からの出力信号を受けて、位相検出器１３０からの位相情報をもとに、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０に制御信号を供給する。当該制御信号によって、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、交流電源２０から供給される定格電圧Ｖａを有する電源電圧Ｖを変圧して、負荷電圧Ｖｌｏａｄを照明灯１０に印加する。なお、この位相検出器１３０は、一般の位相検出器等を使用することができるため、詳しい説明は省略する。また、上記電源電圧Ｖの変圧等については、後で詳細に説明する。
【００２９】
また、ユーザスイッチ３０は、ゲート位相制御装置１２０に接続される。当該照明灯１０を使用する場合、すなわちユーザスイッチ３０がオンされた場合には、ユーザスイッチ３０は、ゲート位相制御装置１２０に照明灯１０を点灯させるための出力信号を供給する。また、当該照明灯１０を使用しない場合、すなわちユーザスイッチ３０がオフされた場合には、ユーザスイッチ３０は、上記の出力信号を遮断する。ここで、ユーザスイッチ３０がオフされた場合、ユーザスイッチ３０は、上記出力信号を遮断した後、照明灯１０を消灯させるための出力信号をゲート位相制御装置１２０に供給しても良い。また、以下では、ユーザスイッチ３０がオフされた場合には、ユーザスイッチ３０は、照明灯１０を点灯させるための出力信号を遮断するとして説明する。
【００３０】
以上が、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の概略的構成と、その外部の構成である。次に、図１を参照して、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の構成について詳細に説明する。
【００３１】
（磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の構成）
図１に示すように、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、第１〜第４逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４で構成されたブリッジ回路と、このブリッジ回路の直流端子ｂ（以下、端子ｂという）と直流端子ｃ（以下、端子ｃという）との間に接続されたコンデンサＣと、から構成される。また、各逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４は、ゲート位相制御装置１２０に接続され、制御信号を受ける。また、ブリッジ回路は、交流電源２０と照明灯１０との間に直列に接続される。
【００３２】
より詳細に上記構成について説明すると、以下の通りである。まず、ブリッジ回路は、交流電源２０と接続される交流端子ａ（以下、端子ａという）から、端子ｂを介して、照明灯１０と接続される交流端子ｄ（以下、端子ｄという）までの経路である第１経路Ｌ１と、端子ａから端子ｃを介して端子ｄまでの経路である第２経路Ｌ２とを含む。また、第１経路Ｌ１には、端子ｄと端子ｂとの間に第１逆導通型半導体スイッチ１１１が配置され、端子ｂと端子ａとの間に第４逆導通型半導体スイッチ１１４が配置される。そして、第２経路Ｌ２には、端子ｄと端子ｃとの間に第２逆導通型半導体スイッチ１１２が配置され、端子ｃと端子ａとの間に第３逆導通型半導体スイッチ１１３が配置される。また、端子ｂと端子ｃとの間には、コンデンサＣが設けられる。
【００３３】
すなわち、第１逆導通型半導体スイッチ１１１と第２逆導通型半導体スイッチ１１２とは、並列で接続され、第３逆導通型半導体スイッチ１１３と第４逆導通型半導体スイッチ１１４とは、並列で接続される。また、第１逆導通型半導体スイッチ１１１と第４逆導通型半導体スイッチ１１４とは、直列で接続され、第２逆導通型半導体スイッチ１１２と第３逆導通型半導体スイッチ１１３とは、直列で接続される。
【００３４】
また、各逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４の構成及び磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の制御を説明する際の便宜上、以下で、第１〜第４逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４は、ブロック回路において対角線上に位置する２つの逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４を対として２つのペア（第１ペア、第２ペア）に分ける。すなわち、以下では、第１逆導通型半導体スイッチ１１１と第３逆導通型半導体スイッチ１１３とを第１ペアとし、第２逆導通型半導体スイッチ１１２と第４逆導通型半導体スイッチ１１４とを第２ペアとして説明する。
【００３５】
ここで、第１〜第４逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４は、ゲート位相制御装置１２０から制御信号として供給されるオン信号が入力するゲート端子（以下、ゲートという）と、入力端子及び出力端子の役割を果たす２つのソース／ドレイン端子（以下、ソース／ドレインという）とを含む。また、第１〜第４逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４のそれぞれは、ゲートにオン信号が入力していないスイッチオフ時には、電流を一方向にのみ導通させ、ゲートにオン信号が入力したスイッチオン時には、電流を両方向に導通させる。すなわち、逆導通半導体スイッチ１１１〜１１４は、スイッチオフ時には、一方のソース／ドレインから他方のソース／ドレインへだけ電流を導通させるが、スイッチオン時には、両方のソース／ドレインから反対のソース／ドレインへ電流を導通させる。ここで、以下では、各逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４がスイッチオフ時に電流を流す方向を、スイッチ順方向といい、スイッチオフ時に電流を流さない方向を、スイッチ逆方向ということにする。また、以下では、このスイッチ順方向及び逆方向を回路に対して接続する向きのことを、スイッチの極性ということにする。
【００３６】
また、各逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４は、それぞれスイッチの極性が以下のようになるように配置される。並列に接続された第１逆導通型半導体スイッチ１１１と第２逆導通型半導体スイッチ１１２と、または、第３逆導通型半導体スイッチ１１３と第４逆導通型半導体スイッチ１１４とは、逆方向のスイッチ極性を有す。また、直列に接続された第１逆導通型半導体スイッチ１１１と第４逆導通型半導体スイッチ１１４と、または、第２逆導通型半導体スイッチ１１２と第３逆導通型半導体スイッチ１１３とも、逆方向のスイッチ極性を有する。よって、第１ペアの第１逆導通型半導体スイッチ１１１と第３逆導通型半導体スイッチ１１３とは、同方向のスイッチ極性を有し、第２ペアの第２逆導通型半導体スイッチ１１２と第４逆導通型半導体スイッチ１１４とも、同方向のスイッチ極性を有す。また、第１ペアのスイッチ極性と、第２ペアのスイッチ極性とは、逆方向となる。
【００３７】
すなわち、端子ａと端子ｄとの間に電圧をかけた場合、第１ペアの逆導通型半導体スイッチ１１１、１１３は、オフ時に端子ｄから端子ａに電流を流す方向にのみ導通し、第２ペアの逆導通型半導体スイッチ１１２、１１４は、オフ時に端子ａから端子ｄに電流を流す方向にのみ導通する。すなわち、第１ペアの逆導通型半導体スイッチ１１１、１１３のスイッチの順方向は、端子ｄから端子ａに向かう方向であり、第２ペアの逆導通型半導体スイッチ１１２、１１４のスイッチの順方向は、端子ａから端子ｄに向かう方向である。しかし、このようなスイッチ極性は、第１ペアの逆導通型半導体スイッチ１１１、１１３と第２ペアの逆導通型半導体スイッチ１１２、１１４との間で、反対に構成されてもよい。しかし、その際の構成及び動作は、前述の構成及び、後述の動作と同様であるためここでは、省略する。
【００３８】
上記動作を示す第１〜第４逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４は、様々な構成が考えられるが、以下では、説明の便宜のため、半導体スイッチとダイオードとの並列接続によって構成されるものとして、説明する。すわなち、第１〜第４逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４のそれぞれは、１つのダイオードＤ１〜Ｄ４と、当該ダイオードに並列に接続された１つの半導体スイッチＳ１〜Ｓ４とを含む。また、図１には、第１〜第４逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４のそれぞれは、上記のように、１つのダイオードＤ１〜Ｄ４と、１つの半導体スイッチＳ１〜Ｓ４との並列接続であるとして示している。
【００３９】
また、半導体スイッチＳ１〜Ｓ４のそれぞれのゲートをここでは、ゲートＧ１〜Ｇ４とする。このゲートＧ１〜Ｇ４は、それぞれゲート位相制御装置１２０と接続され、ゲート位相制御装置１２０から磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０への制御信号として供給され、半導体スイッチをオンするオン信号の入力を受ける。オン信号が入力される場合、半導体スイッチＳ１〜Ｓ４は、オン状態となり、両方向に電流を導通させる。しかし、オン信号が入力されない場合、半導体スイッチＳ１〜Ｓ４は、オフ状態となり、電流をどちらの方向にも導通させない。よって、半導体スイッチＳ１〜Ｓ４のオフ時には、並列に接続されたダイオードＤ１〜Ｄ４の導通方向にのみ、電流は導通される。よって、上記のような逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４が有するべき動作を示すことができる。
【００４０】
しかし、本発明の逆導通型半導体スイッチは、第１〜第４逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４の構成により限定されるものではない。すなわち、逆導通型半導体スイッチは、上記動作を示す構成であればよく、例えば、パワーＭＯＳ ＦＥＴ、逆導通型ＧＴＯサイリスタ等であってもよく、ＩＧＢＴ等の半導体スイッチとダイオードとの並列接続であってもよい。
【００４１】
また、上記の各逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４のスイッチ極性を、ダイオードＤ１〜Ｄ４に置き換えて説明すれば、以下のようになる。すなわち、スイッチ順方向（スイッチオフ時に導通する方向）は、各ダイオードＤ１〜Ｄ４の導通方向であり、スイッチ逆方向（スイッチオフ時に導通しない方向）は、各ダイオードＤ１〜Ｄ４の非導通方向である。また並列に接続されたダイオード同士（Ｄ１とＤ２と、または、Ｄ３とＤ４と）の導通方向は、互いに逆方向であり、直列に接続されたダイオード同士（Ｄ１とＤ４と、または、Ｄ２とＤ３と）の導通方向も、互いに逆方向である。また、第１ペアのダイオード同士（Ｄ１とＤ３と）の導通方向は、互いに同じ方向であり、第２ペアのダイオード同士（Ｄ２とＤ４と）の導通方向も、互いに同じ方向である。よって、第１ペアのダイオード（Ｄ１およびＤ３）と、第２ペアのダイオード（Ｄ２およびＤ４）との導通方向は、互いに逆方向である。
【００４２】
以上、図１を参照して、本実施形態にかかる照明灯制御装置１００の構成について詳しく説明した。尚、上記の構成を有する磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、特開２００４−２６０９９１号公報において開示されている、磁気エネルギーを回生する双方向電流スイッチであり、進相コンデンサの役目を行う。すなわち、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、４個の逆導通型半導体スイッチにて構成されるブリッジ回路と、当該ブリッジ回路の直流端子間に接続され、前記電流遮断時の磁気エネルギーを蓄積するコンデンサとからなる。本実施形態においては、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０を下記のように制御することにより、負荷電圧Ｖｌｏａｄを制御する。次に、以下では、図２〜図６を参照して、ゲート位相制御装置１２０からの制御信号による磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作について説明し、この動作によって照明灯１０に印加される負荷電圧Ｖｌｏａｄについて詳しく説明する。
【００４３】
（磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作）
まず、図２を参照して、ゲート位相制御装置１２０から磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０へ供給される制御信号、すなわち、ゲート位相制御装置１２０から各半導体スイッチＳ１〜Ｓ４のゲートＧ１〜Ｇ４へ印加されるオン信号について、説明する。図２は、交流電源２０の電源電圧Ｖと磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０を制御する制御信号との関係を示すタイミング図である。
【００４４】
図２の（ａ）は、交流電源２０が供給する電源電圧Ｖの時間的な変化を示したもので、横軸は、時間経過を示し、縦軸は、電圧を示している。電源電圧Ｖは、振幅として定格電圧Ｖａを有し、周期Ｔを有する正弦波で表される。また、図１中の交流電源２０下方に示した矢印Ｖの方向に印加されたときの電圧を、正の電圧とし、逆方向に印加されたときの電圧を、負の電圧とする。
【００４５】
図２の（ｂ）は、ゲートＧ１〜Ｇ４への制御信号を概略的に示したもので、各半導体スイッチＳ１〜Ｓ４の駆動波形を示したものである。横軸は、上記電源電圧Ｖの時間経過と同じ時間経過を示し、縦軸は、各ゲートＧ１〜Ｇ４への制御信号により、各半導体スイッチＳ１〜Ｓ４がオンされた状態を示す。すなわち、図２の（ａ）において時間軸上の任意の時点（例えば、ｔ１）は、図２の（ｂ）における時間軸上の対応した時点（ｔ１）と、同時点を表す。また、図２の（ｂ）の横軸において、「Ｓ１、Ｓ３ ＯＮ」は、第１ペアのゲートＧ１、Ｇ３にゲート位相制御装置１２０からオン信号（制御信号）が印加され、第１ペアの半導体スイッチＳ１、Ｓ３が同時にオンされ、第２ペアの半導体スイッチＳ２、Ｓ４がオフとなる各半導体スイッチＳ１〜Ｓ４の状態を表す。また、「Ｓ２、Ｓ４ ＯＮ」は、同様に、第２ペアのゲートＧ２、Ｇ４にゲート位相制御装置１２０からオン信号（制御信号）が印加され、第２ペアの半導体スイッチＳ２、Ｓ４が同時にオンされ、第１ペアの半導体スイッチＳ１、Ｓ３がオフとなる各半導体スイッチＳ１〜Ｓ４の状態を表す。以下では、ゲート位相制御装置１２０からのオン信号が各ゲートＧ１〜Ｇ４に印加されるタイミングについての説明を、各半導体スイッチＳ１〜Ｓ４がオン／オフされるタイミングで説明する。
【００４６】
図２の（ｂ）において、時点０から時点１／２Ｔまでの期間では、第１ペアの半導体スイッチＳ１、Ｓ３がオンされており、時点１／２Ｔから時点Ｔまでの期間では、第２ペアの半導体スイッチＳ２、Ｓ４がオンされている。
【００４７】
また、時点１／２Ｔ及び時点Ｔのように、一方のペアの半導体スイッチがオンされた状態から、他方のペアの半導体スイッチがオンされた状態に切り替わる時点のことを、スイッチ切替タイミングという。図１に示すように、スイッチ切替タイミングは、電源電圧の周期Ｔの半周期である周期１／２Ｔで繰り返される。よって、第１ペアの第１逆導通型半導体スイッチ１１１及び第３逆導通型半導体スイッチ１１３と、第２ペアの第２逆導通型半導体スイッチ１１２及び第４逆導通型半導体スイッチ１１４とは、周期１／２Ｔで交互にオン／オフされる。
【００４８】
図２の（ｃ）は、図２の（ｂ）におけるスイッチ切替タイミングを、時間間隔αだけ早めた各半導体スイッチＳ１〜Ｓ４の駆動波形である。また、時間間隔αは、図２の（ａ）を基準にする。また、図２の（ｂ）において、各スイッチ切替タイミングは、交流電源２０の電源電圧がゼロとなる時点を表すゼロクロスポイント（時点１／２Ｔ、時点Ｔ）と同時点に位置する。すなわち、図２の（ｂ）において、半導体スイッチＳ１〜Ｓ４のオン／オフは、ゼロクロスポイントで行われる。しかし、図２の（ｃ）においては、各スイッチ切替タイミングを時間間隔αだけ早めたために、各スイッチ切替タイミングと、ゼロクロスポイントとの間には、時間間隔αだけの時間差がある。この時間間隔αを以下では、ゲート位相角αと呼ぶことにする。
【００４９】
すなわち、図２の（ｂ）のゲート位相角αは、各スイッチ切替タイミングと、ゼロクロスポイントとが同時点であるため、ゼロとなる（α＝０°）。また、図２の（ｃ）において、ゲート位相角αは、０°より大きく９０°未満の値（０°＜α＜９０°、例えば４５°）として、図示している。ここで、時間差であるゲート位相角αを角度としているのは、電源電圧Ｖの周期Ｔを位相３６０°として表したときに、対応したものである。
【００５０】
また、図２の（ｄ）〜（ｆ）は、図２の（ｃ）波形図同様に、図２の（ｂ）の各スイッチ切替タイミングを、ゲート位相角αだけ早めた駆動波形である。また、図２の（ｄ）において、ゲート位相角αは、９０°（α＝９０°）としており、図２の（ｅ）において、ゲート位相角αは、９０°より大きく１８０°未満（９０°＜α＜１８０°）としており、図２の（ｆ）において、ゲート位相角αは、１８０°（α＝１８０°）としている。
【００５１】
次に、図２〜５を参照して、ゲート位相角αを変化させた場合に、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０内を流れる電流Ｉと、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０から出力される負荷電圧Ｖｌｏａｄ（照明灯１０に印加される電圧）との変化について、詳細に説明する。つまり、電源電圧Ｖの変化に対して、各半導体スイッチＳ１〜Ｓ４のオン／オフを切り替えるタイミングを変化させることにより、出力される負荷電圧Ｖｌｏａｄが変化する。ここでは、ゲート位相角αを単に、αということにする。また、以下では、αは、０°〜１８０°に設定した場合について説明する。これは、αを１８０°〜３６０°に設定した場合の電流Ｉと負荷電圧Ｖｌｏａｄとの変化は、αを０°〜１８０°に設定した場合と同様であるためである。
【００５２】
図３Ａは、α＝０°における磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作と電流Ｉの流れを示す概念図であり、図３Ｂは、α＝１８０°における磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作と電流Ｉの流れを示す概念図であり、図４は、０°＜α＜９０°における磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作と電流Ｉの流れを示す概念図であり、図５は、９０°＜α＜１８０°における磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作と電流Ｉの流れを示す概念図である。また、以下の説明を判りやすくするために、図３Ａ〜図５においては、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０のブロック回路と、交流電源２０のみを示す。よって、図３Ａ〜図５におけるブロック回路の構成は、図１の磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０のブロック回路の構成と同様であり、図３Ａ〜図５において省略した構成も、図１の構成と同様である。また、図３Ａ〜図５においては、適宜符合を省略したが、図１における符号と同様の符号が付されているものとする。そして、図３Ａ〜図５においては、半導体スイッチＳ１〜Ｓ４は、スイッチオフ時には、図示せず、スイッチオン時のみ、並列に接続されたダイオードＤ１〜Ｄ４をバイパスし迂回する経路として、実線で図示する。これは、各半導体スイッチＳ１〜Ｓ４は、スイッチオン時において、各ソース／ゲート間を導通させ、スイッチオフ時には、各ソース／ゲート間を遮断することを概念的に表したものである。また、以下では、半導体スイッチＳ１と半導体スイッチＳ３とを第１ペアといい、半導体スイッチＳ２と半導体スイッチＳ４とを第２ペアという。
【００５３】
まず、図３Ａを参照して、α＝０°の場合を説明する。また、図２中の代表的な時点ｔ１及び時点ｔ４における電流の流れについて、説明する。時点ｔ１（ｔ＝ｔ１）は、電源電圧Ｖが正の方向に印加され、第１ペアのみオンされ、時点ｔ４（ｔ＝ｔ４）は、電源電圧Ｖが負の方向に印加され、第２ペアのみオンされる。
【００５４】
α＝０°かつｔ＝ｔ１において、電流Ｉは、交流電源２０から第１経路Ｌ１または第２経路Ｌ２を介して流れる。すなわち、電流Ｉは、ダイオードＤ４と、半導体スイッチＳ１とを順次通るか、半導体スイッチＳ３と、ダイオードＤ２とを順次通る。よって、コンデンサＣは、基本的には、充電も放電もしない。すなわち、電流Ｉは、コンデンサＣに対して何の作用もせず、電源電圧Ｖが直接印加電圧ＶＬｏａｄとして出力される。よって、Ｖｌｏａｄ＝Ｖとなる。
【００５５】
α＝０°かつｔ＝ｔ４において、電流Ｉは、α＝０°かつｔ＝ｔ１の場合と同じ経路を逆向きに流れる。よって、この電流Ｉの流れの説明は、省略する。また、この場合も、Ｖｌｏａｄ＝Ｖとなる。
【００５６】
次に、図３Ｂを参照して、α＝１８０°の場合を説明する。また、図２中の代表的な時点ｔ１及び時点ｔ４における電流の流れについて、説明する。時点ｔ１（ｔ＝ｔ１）は、電源電圧Ｖが正の方向に印加され、第２ペアのみオンされ、時点ｔ４（ｔ＝ｔ４）は、電源電圧Ｖが負の方向に印加され、第１ペアのみオンされる。
【００５７】
α＝１８０°かつｔ＝ｔ１において、電流Ｉは、交流電源２０から、ダイオードＤ４または半導体スイッチＳ４と、コンデンサＣと、ダイオードＤ２または半導体スイッチＳ２とを順次流れる。また、α＝１８０°かつｔ＝ｔ４において、電流Ｉは、ダイオードＤ１または半導体スイッチＳ１と、コンデンサＣと、ダイオードＤ３または半導体スイッチＳ３とを順次に介し、交流電源２０へと流れる。この際、コンデンサＣの第１経路Ｌ１側は、第２経路Ｌ２側より常に高い電圧が印加される。よって、コンデンサＣは、実質的に、交流電源２０と照明灯１０との間に、直列に接続されたことになる。よって、照明灯１０のリアクタンス成分Ｌと、抵抗成分Ｒとともに、コンデンサＣは、ＬＣＲ回路を組むこととなる。この際の電流の流れの詳細な説明は、省略する。また、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、概略的には、Ｖｌｏａｄ＝Ｖ−Ｖｃで表される。ここで、−Ｖｃは、コンデンサＣが充電されることによる電圧降下を示す。
【００５８】
次に、図４を参照して、０°＜α＜９０°の場合を説明する。また、図２中の代表的な時点ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４における電流の流れについて、説明する。時点ｔ１（ｔ＝ｔ１）は、電源電圧Ｖが正の方向に印加され、第１ペアのみオンされ、時点ｔ２（ｔ＝ｔ２）は、電源電圧Ｖが正の方向に印加され、第２ペアのみオンされ、時点ｔ３（ｔ＝ｔ３）は、電源電圧Ｖが負の方向に印加され、第２ペアのみオンされ、時点ｔ４（ｔ＝ｔ４）は、電源電圧Ｖが負の方向に印加され、第２ペアのみオンされる。
【００５９】
０°＜α＜９０°かつｔ＝ｔ１において、電流Ｉは、α＝０°かつｔ＝ｔ１において電流Ｉが流れる経路と同様の経路を流れる。よって、この電流Ｉの流れの説明は、省略する。また、電源電圧Ｖが負荷電圧Ｖｌｏａｄとして出力される。しかし、ｔ＝ｔ１において、電源電圧Ｖは、正の方向で増加しきっており、電源電圧Ｖの正の方向の略最大電圧を、Ｖｌｏａｄとして出力することができる。
【００６０】
０°＜α＜９０°かつｔ＝ｔ２において、電流Ｉは、α＝１８０°かつｔ＝ｔ１において電流Ｉが流れる経路と同様の経路を流れる。よって、この電流Ｉの流れの説明も、省略する。しかし、ｔ＝ｔ２の時点は、電源電圧Ｖが正から負に変わるゼロクロスポイントの直前であり、この電源電圧Ｖのうち一部の電圧は、コンデンサＣの充電に使われる。つまり、コンデンサＣの第１経路Ｌ１側には、正の電荷が充電され、第２経路Ｌ２側には、負の電荷が充電される。また、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、概略的には、Ｖｌｏａｄ＝Ｖ−Ｖｃで表される。
【００６１】
０°＜α＜９０°かつｔ＝ｔ３において、電流Ｉは、α＝０°かつｔ＝ｔ４において電流Ｉが流れる経路と同様の経路を流れるが、当該経路の間に挟まれたコンデンサＣは、充電されており、コンデンサＣに蓄えられた電気エネルギーが放出されうる。つまり、電流Ｉは、上記経路以外に、半導体スイッチＳ２と、コンデンサＣと、半導体スイッチＳ４とを順次介して、交流電源２０へ流れることができる。また、ｔ＝ｔ３の時点は、電源電圧Ｖが正から負に変わるゼロクロスポイントの直後で、電源電圧Ｖが負方向で増加（電源電圧Ｖの絶対値が増加）し始めた時点である。よって、ｔ＝ｔ３において、コンデンサＣに充電されていた正の電荷は、コンデンサＣから半導体スイッチＳ４を介して交流電源２０に放電され、負の電荷は、コンデンサＣから半導体スイッチＳ２への放電される。よって、蓄えられた電気エネルギーを放出する間、コンデンサＣは、交流電源２０と直列に接続され電源電圧Ｖを昇圧する電源と同様の動作をする。すなわち、コンデンサＣは、ｔ＝ｔ３において、負荷電圧Ｖｌｏａｄを昇圧することとなる。よって、この負荷電圧Ｖｌｏａｄは、概略的には、Ｖｌｏａｄ＝Ｖ＋Ｖｃで表され、電源電圧Ｖの定格電圧Ｖａよりも高い電圧となりうる。
【００６２】
０°＜α＜９０°かつｔ＝ｔ４において、電流Ｉは、α＝０°かつｔ＝ｔ４において電流Ｉが流れる経路と同様の経路を流れる。また、時点ｔ４は、時点ｔ３から十分な時間が経過した時点であり、コンデンサＣは、蓄えられた電気エネルギーの全てを放出している。よって、電流Ｉは、α＝０°かつｔ＝ｔ４における電流Ｉが流れる経路と同様の経路のみを流れる。よって、この電流Ｉの流れの説明は、省略する。また、電源電圧Ｖが負荷電圧Ｖｌｏａｄとして出力される。しかし、ｔ＝ｔ４において、電源電圧Ｖは、負の方向で増加しきっており、電源電圧Ｖの負の方向の略最大電圧を、Ｖｌｏａｄとして出力することができる。
【００６３】
０°＜α＜９０°かつｔ＝ｔ４以降における電流Ｉの流れは、上記のｔ１〜ｔ４における電流Ｉの流れと、流れる向きを逆にして、同様である。よって、この電流Ｉの流れの説明も、省略する。
【００６４】
以上説明した、０°＜α＜９０°の場合の負荷電圧Ｖｌｏａｄについてまとめると、以下のようになる。まず、ｔ＝ｔ１においては、電源電圧Ｖが、そのまま負荷電圧Ｖｌｏａｄとして出力される。次に、ｔ＝ｔ２においては、電源電圧Ｖが正方向から負方向に反転する際の電圧の一部（Ｖｃ）が、コンデンサＣの充電にあてられ、一次的に、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、低下する。しかし、ｔ＝ｔ３においては、コンデンサＣが電荷を放電し、電源しての役割を果たすために、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、電源電圧ＶよりコンデンサＣの電気エネルギー（Ｖｃ）だけ昇圧される。そして、ｔ＝ｔ４においては、コンデンサＣは、電気エネルギーを全て放出しており、電流Ｉに対して何の作用もせず、電源電圧Ｖがそのまま、負荷電圧Ｖｌｏａｄとして出力される。
【００６５】
よって、０°＜α＜９０°とした場合、負荷電圧Ｖｌｏａｄ（Ｖｌｏａｄ＝Ｖ＋Ｖｃ）は、結果として、電源電圧Ｖの定格電圧Ｖａよりも高い電圧となりうる。
【００６６】
次に、図５を参照して、９０°＜α＜１８０°の場合を説明する。また、図２中の代表的な時点ｔ１、ｔ３、ｔ４、ｔ５における電流の流れについて、説明する。時点ｔ１（ｔ＝ｔ１）は、電源電圧Ｖが正の方向に印加され、第２ペアのみオンされ、時点ｔ３（ｔ＝ｔ３）は、電源電圧Ｖが負の方向に印加され、第２ペアのみオンされ、時点ｔ４（ｔ＝ｔ４）は、電源電圧Ｖが負の方向に印加され、第１ペアのみオンされ、時点ｔ５（ｔ＝ｔ５）は、電源電圧Ｖが正の方向に印加され、第１ペアのみオンされる。
【００６７】
９０°＜α＜１８０°かつｔ＝ｔ１において、電流Ｉは、α＝１８０°かつｔ＝ｔ１において電流Ｉが流れる経路と同様の経路を流れる。よって、この電流Ｉの流れの説明は、省略する。この際の負荷電圧Ｖｌｏａｄは、コンデンサＣの充電による電圧降下が起き、電源電圧Ｖよりも低くなる。すなわち、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、概略的には、Ｖｌｏａｄ＝Ｖ−Ｖｃで表される。ここで、−Ｖｃは、コンデンサＣが充電されることによる電圧降下を示す。
【００６８】
９０°＜α＜１８０°かつｔ＝ｔ３において、電流Ｉは、０°＜α＜９０°かつｔ＝ｔ３において電流Ｉが流れる経路と同様の経路を流れる。すなわち、０°＜α＜９０°かつｔ＝ｔ３におけるコンデンサＣと同様に、コンデンサＣは、蓄えられた電気エネルギーを放出する。よって、蓄えられた電気エネルギーを放出する間、コンデンサＣは、交流電源２０と直列に接続され電源電圧Ｖを昇圧する電源と同様の動作をする。よって、この負荷電圧Ｖｌｏａｄは、概略的には、Ｖｌｏａｄ＝Ｖ＋Ｖｃで表される。なお、ここで＋Ｖｃは、コンデンサＣからの電気エネルギーの放出による昇圧を示す。
【００６９】
しかし、コンデンサＣと、照明灯１０のリアクタンス成分Ｌ及び抵抗成分Ｒとは、ＬＣＲ回路を成す。よって、蓄えられた電気エネルギーの放出は、放出する経路が形成されるスイッチ切替タイミングより遅延する。この放出する経路が形成された時点から、電気エネルギーの放出が実際に開始される時点までの期間を、ここでは、遅延時間γとする。また、ｔ＝ｔ３は、電源電圧Ｖが正から負に変わるゼロクロスポイントの直後で、電源電圧Ｖが負方向で増加（電源電圧Ｖの絶対値が増加）し始めた時点であるため、電源電圧Ｖは、十分な大きさを有していない。よって、Ｖは低い電圧であり、コンデンサＣからのＶｃも、出力されるまでには遅延される。よって、コンデンサＣからの放電のための経路が形成された時点から十分な時間経過する前において、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、Ｖよりも小さな値となり得る。負荷電圧ＶｌｏａｄがＶより小さくなることについては、後述する。
【００７０】
９０°＜α＜１８０°かつｔ＝ｔ４において、電流Ｉは、９０°＜α＜１８０°かつｔ＝ｔ１において電流Ｉが流れる経路と同様の経路を逆方向に流れる。よって、この電流Ｉの流れの説明は、省略する。また、負荷電圧Ｖｌｏａｄも、上記９０°＜α＜１８０°かつｔ＝ｔ１の場合と向きが逆であることを除き同様であるため、その説明は省略する。
【００７１】
９０°＜α＜１８０°かつｔ＝ｔ５において、電流Ｉは、９０°＜α＜１８０°かつｔ＝ｔ３において電流Ｉが流れる経路と同様の経路を逆方向に流れる。また、負荷電圧Ｖｌｏａｄも、上記９０°＜α＜１８０°かつｔ＝ｔ２の場合と向きが逆であることを除き同様であるため、その説明は省略する。
【００７２】
よって、９０°＜α＜１８０°とした場合、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、結果として、電源電圧Ｖの定格電圧Ｖａより低い電圧（Ｖｌｏａｄ＜Ｖ）となりうる。
【００７３】
以上、９０°＜α＜１８０°における、時点ｔ１、ｔ３、ｔ４、ｔ５での電流Ｉの流れと、負荷電圧Ｖｌｏａｄとについて説明した。ここで、以下では、９０°＜α＜１８０°かつｔ３において、概略的に、Ｖｌｏａｄ＝Ｖ＋Ｖｃであらわされる負荷電圧Ｖｌｏａｄが、定格電圧Ｖａよりも小さくなりうることについて、概略的に説明する。この際、時点ｔ１、ｔ３、ｔ４を例に、図２の（ｃ）〜（ｅ）を参照して説明する。
【００７４】
ｔ＝ｔ１において、コンデンサＣは、交流電源２０と照明灯１０との間に直列に接続され、電源電圧Ｖの一部は、コンデンサＣの充電にあてられる。よって、負荷電圧Ｖｌｏａｄの降下が起きた。ｔ＝ｔ３においては、コンデンサＣが放電する経路（以下、放電経路という）が形成され、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、概略的に、Ｖｌｏａｄ＝Ｖ＋Ｖｃとあらわされた。
【００７５】
ここでは、この放電経路が形成される期間を期間β（図２の（ｅ）参照）とする。この期間βは、半導体スイッチＳ１〜Ｓ４のオン／オフ状態と、電源電圧Ｖの印加される向きとの関係により、コンデンサＣからの放電経路が形成されている期間となる。また、図２の（ｅ）では、この期間βは、例えば、時点１／２Ｔから次のスイッチ切替タイミングまでである。よって、ゲート位相角αは、期間１／２Ｔから期間βを減じたものとなる。すなわち、α＝１／２Ｔ−βであり、具体的には、α＝１８０°−βである。
【００７６】
図２の（ｅ）において、時点ｔ３のみが期間βに含まれている。また、図２の（ｂ）のように、時点ｔ４が期間βに含まれる場合、電源電圧Ｖは、定格電圧Ｖａとなり、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、Ｖｌｏａｄ＝Ｖ＋Ｖｃ＝Ｖａ＋Ｖｃ、Ｖｃ≧０の両式を満たす。よって、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、定格電圧Ｖａ未満にはならない。よって、負荷電圧Ｖｌｏａｄを定格電圧Ｖａより低くするには、期間βは、Ｖ＝Ｖａとなる時点、すなわち時点ｔ４を含んではならない。よって、期間βは、β＜１／４Ｔ＝９０°となる。
【００７７】
よって、９０°＜α≦１８０°の場合に、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、定格電圧Ｖａよりも小さくなりうる。但し、ゲート位相角αは、ここでは、０°〜１８０°の範囲内であるとした。また、ゲート位相角αが１８０°〜３６０°である場合は、ゲート位相角αが１８０°〜０°であるとした場合と同様であるので、ここでは省略する。
【００７８】
また、以下では、負荷電圧Ｖｌｏａｄが定格電圧Ｖａ以下の電圧となるときのゲート位相角α及び期間β、すんわち、Ｖｌｏａｄ＝Ｖａとなるときのゲート位相角α及び期間βを、基準角α０及び基準期間β０とする。
【００７９】
上述の図２の（ｅ）の説明のように、９０°＜α＜１８０°において、Ｖｌｏａｄは、Ｖｌｏａｄ＝Ｖ−ＶｃまたはＶｌｏａｄ＝Ｖ＋Ｖｃとなる。また、上記のように、９０°＜α≦１８０°にいおて、Ｖｌｏａｄ＝Ｖ＋Ｖｃとなるのは期間βである。よって、Ｖｌｏａｄが、定格電圧Ｖａより小さくなるためには、９０°＜α≦１８０°の期間βにおいて、Ｖ＋Ｖｃ＜Ｖａとなる場合である。ここで、Ｖ＋Ｖｃ＜ＶａとＶ＋Ｖｃ＞Ｖａとの境であるＶｌｏａｄ＝Ｖ＋Ｖｃ＝Ｖａとなる基準期間β０について、説明する。
【００８０】
Ｖ＋Ｖｃ＝Ｖａとなるには、ＶｃすなわちコンデンサＣからの放電による電圧の上昇が、大きくなる必要がある。また、上述のようにコンデンサＣからの放電が開始されるのは、上記の遅延時間γ後である。よって、Ｖ＋Ｖｃ＝Ｖａとなる基準時間β０は、遅延時間γより大きくなる（β０＞γ）。よって、β≦γのときは、β＜β０となる。
【００８１】
従って、放電期間βが遅延時間γ以下のとき、放電期間βは、基準期間β０より小さくなる。よって、放電期間βが遅延時間γより小さい（短い）とき、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、定格電圧Ｖａより小さくなる。
【００８２】
結果として、ゲート位相角αは、９０°＜α＜１８０°を満たすとき、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、定格電圧Ｖａより小さくなる。
【００８３】
以上、ゲート位相角αの変化させた場合の、電流Ｉと、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０から出力される負荷電圧Ｖｌｏａｄとについて説明した。次に、図６を参照して、実際に照明灯１０である蛍光灯を接続し、ゲート位相角αを変化させたときの負荷電圧Ｖｌｏａｄの変化についての実験例を説明する。図６は、実験例にかかる照明灯１０に印加される電圧（負荷電圧Ｖｌｏａｄ）とゲート位相角αとの関係を示す図面である。なお、この実験には、照明灯１０として、２本の４０Ｗの蛍光灯を使用した。
【００８４】
図６に示すように、この実験例では、ゲート位相角αが０°において、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、電源電圧Ｖの１０５％大きさを有する。ここで、負荷電圧Ｖｌｏａｄが電源電圧Ｖと同じ大きさにならないのは、逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４の微小な抵抗成分が作用し、コンデンサＣに微量の電荷が充放電されるためである。また、ゲート位相角αが０°から９０°まで変化した際に、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、電源電圧Ｖよりも大きくなる。これは、上述の０°＜α＜９０°における磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作によるものである。また、ゲート位相角αが９０°から約１４０°まで変化した際に、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、電源電圧Ｖよりも大きい。しかし、ゲート位相角αが９０°より大きくなると、負荷電圧Ｖｌｏａｄは減少する。この電圧の降下は、上述の９０°＜α＜１８０°における磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作で説明した電圧降下が起こるためである。また、負荷電圧Ｖｌｏａｄが電源電圧Ｖよりも大きいのは、放電期間βが十分に短くなく、上述のコンデンサＣによる昇圧の作用によるものである。そして、ゲート位相角αが約１４０°以上となると、負荷電圧Ｖｌｏａｄは電源電圧Ｖよりも低くなる。よって、この実験例においては、基準角α０は、約１４０°であった。また、この電圧の降下は、上述の９０°＜α＜１８０°、およびα＝１８０°における磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作で説明した、電圧降下によるものである。ゲート位相角αが約１４０°以上では、放電期間βが十分に短くなった（β＜γ）ために、負荷電圧Ｖｌｏａｄを電源電圧Ｖより小さくすることができる。尚、ゲート位相角αを基準角α０（約１４０°）に設定した場合、定格電圧Ｖａを有する電源電圧Ｖと同じ値の負荷電圧Ｖｌｏａｄが、照明灯１０に印加される。
【００８５】
図６の実験例では、基準角α０は約１４０°となった。よって、負荷電圧Ｖｌｏａｄが電源電圧Ｖより小さくなるのは、ゲート位相角αが約１４０°より大きい場合である。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、この基準角α０は、上述の通り、照明灯１０と、コンデンサＣとに依存する。実際には、照明灯１０の種類、本数、リアクタンス成分Ｌおよび抵抗成分Ｒの変化と、コンデンサＣの電気容量と等によって、基準角α０は、９０°以上１８０°未満の範囲の角度となる。したがって、ゲート位相角αを９０°より大きく１８０°以下の範囲に設定した場合、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、電源電圧Ｖより小さくなりうる。
【００８６】
また、上記では、ゲート位相角αが０°〜１８０°の範囲内である場合について説明した。しかし、ゲート位相角αを１８０°から３６０°まで変化させた場合、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、ゲート位相角αを１８０°から０°まで変化させた場合と同様の値となる。すなわち、ゲート位相角αが、０°以上基準角α０以下の場合、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、電源電圧Ｖ以上となり、基準角α０より大きく１８０°以下の場合、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、電源電圧Ｖ未満となる。これに対して、ゲート位相角αが、１８０°より大きく（３６０°−基準角α０）未満の場合、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、電源電圧Ｖ未満となり、（３６０°−基準角α０）以上３６０°以下の場合、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、電源電圧Ｖ以上となる。ゲート位相角が１８０°〜３６０°である場合の負荷電圧Ｖｌｏａｄは、上述の磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作と同様の動作によって得られるため、ここでは、詳しい説明を省略する。
【００８７】
よって、ゲート位相角αを基準角α０より大きく（３６０°−基準角α０）未満の範囲内に設定することにより、負荷電圧Ｖｌｏａｄを電源電圧Ｖよりも小さくすることができる。このゲート位相角αの範囲は、照明灯１０として４０Ｗの蛍光灯を２本接続した場合、すなわち図６の実験例の場合、約１４０°より大きく２２０°未満の範囲となる。また、基準角α０は、９０°以上１８０°未満の範囲の角度となりうるので、ゲート位相角αが９０°より大きく２７０°より小さい範囲である場合に、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、電源電圧Ｖよりも小さくなりうる。
【００８８】
以下では、実際の照明灯制御装置１００の動作を説明するために、照明灯１０点灯時に、ゲート位相角αを基準角α０である約１４０°に設定し、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、交流電源２０の定格電圧Ｖａである電源電圧Ｖの１００％に相当する電圧（以下、点灯電圧という）であるとする。また、照明灯１０消灯時に、ゲート位相角αを１８０°（以下、消灯角α１という）に設定し、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、電源電圧Ｖの略５０％に相当する電圧（以下、低電圧という）であるとする。
【００８９】
しかし、本発明は、これに限定されない。すなわち、消灯時のゲート位相角αの消灯角α１は、９０°＜α＜２７０°の範囲で、負荷電圧Ｖｌｏａｄが電源電圧Ｖよりも低くなるように設定でき、点灯時のゲート位相角αは、負荷電圧Ｖｌｏａｄが電源電圧Ｖ以上になるように設定できる。よって、点灯電圧は、電源電圧Ｖの定格電圧Ｖａ以上に設定することができ、低電圧は、定格電圧Ｖａ未満の電圧に設定することができる。例えば、図６においては、消灯角α１を約１４０°と設定して、低電圧を電源電圧Ｖの６０％の電圧にすることも可能であり、点灯角α１を９０°に設定して、点灯電圧を電源電圧Ｖの１４０％としてもよい。尚、点灯電圧が定格電圧Ｖａ以上である場合、照明灯１０の輝度は、印加電圧が上昇するので、増加する。
【００９０】
以上、図２〜６を参照して、ゲート位相制御装置１２０からの制御信号による磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作について詳しく説明した。また、この動作によって照明灯１０に印加される負荷電圧Ｖｌｏａｄについても詳しく説明した。次に、図７を参照して、照明灯制御装置１００の動作について説明し、実際に照明灯１０に印加されるＶｌｏａｄについて、説明する。
【００９１】
（ユーザスイッチ３０消灯／点灯時の負荷電圧Ｖｌｏａｄの変化）
ここでは、図７を参照して、ユーザスイッチ３０を消灯／点灯と切り替えたときの負荷電圧Ｖｌｏａｄの変化を説明する。図７は、本実施形態にかかる照明灯制御装置１００の駆動を示す駆動波形面である。図７において、上図は、使用者によってユーザスイッチ３０が点灯／消灯（オン／オフ）の切り替えが行われたことを示すタイミング図である。また、下図は、当該ユーザスイッチ３０の操作による負荷電圧Ｖｌｏａｄの変化を示す電圧図である。なお、両図において横軸は、時間軸を表すが、一方の図の時間軸上の任意の時点（例えば、ｋ１）は、他方の図の時間軸上の対応する時点（ｋ１）と同時点であるとする。
【００９２】
図７の上図に示すように、ユーザスイッチ３０は、時点０から時点ｋ４まで、消灯／点灯の切り替えが行われる。時点０から時点ｋ１までは、ユーザスイッチ３０は、点灯に選択され、それに対して、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、点灯電圧に設定される。また、時点ｋ１ではユーザスイッチ３０は切り替えられ消灯に選択される。この消灯状態に対応して、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、低電圧に設定される。よって、時点ｋ１から時点ｋ２まで、照明灯１０に継続的に低電圧が印加される。また、時点ｋ２ではユーザスイッチ３０は切り替えられ再度点灯に選択される。この点灯状態に対応して、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、点灯電圧に設定される。よって、時点ｋ２から時点ｋ３まで、照明灯１０に継続的に点灯電圧が印加される。また、時点ｋ３ではユーザスイッチ３０は切り替えられ消灯に選択される。この消灯状態に対応して、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、低電圧に設定される。よって、時点ｋ３から時点ｋ４まで、照明灯１０に継続的に低電圧が印加される。また、時点ｋ４ではユーザスイッチ３０は切り替えられ再び点灯に選択される。この点灯状態に対応して、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、点灯電圧に設定される。よって、時点ｋ４以降照明灯１０に継続的に点灯電圧が印加される。
【００９３】
次に、ユーザスイッチ３０が点灯に選択された期間、例えば、時点０から時点ｋ１までの期間で、照明灯制御装置１００から点灯電圧が出力される流れについて簡単に説明する。まず、点灯を選択されたユーザスイッチ３０は、所定の出力信号をゲート位相制御装置１２０へ出力する。当該出力信号を受けたゲート位相制御装置１２０は、ゲート位相角αを、基準角α０（例えば、１４０°）に設定する。また、ゲート位相制御装置１２０は、位相検出器１３０から位相情報の供給を受ける。ゲート位相制御装置１２０は、設定したゲート位相角αと位相情報とから制御信号（オン信号）を作成し、制御信号を磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０のゲートＧ１〜Ｇ４へ供給する。制御信号の供給を受けた磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、交流電源２０から供給された電源電圧Ｖを変調して、負荷電圧Ｖｌｏａｄを点灯電圧（例えば、定格電圧Ｖａの１００％）の大きさで出力する。当該負荷電圧Ｖｌｏａｄの出力は、上述の磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作による。そして、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、負荷電圧Ｖｌｏａｄである点灯電圧を照明灯１０に印加する。よって、照明灯１０は、点灯時すなわち照明灯１０を使用する場合に、点灯電圧に対応して発光することになる。
【００９４】
そして、ユーザスイッチ３０が消灯に選択された期間、例えば、時点ｋ１から時点ｋ２までの期間で、照明灯制御装置１００から低電圧が出力される流れについて簡単に説明する。まず、点灯を選択されたユーザスイッチ３０は、所定の出力信号を遮断する。当該出力信号が入力されないゲート位相制御装置１２０は、ゲート位相角αを、消灯角α１（例えば、１８０°）に設定する。また、ゲート位相制御装置１２０は、位相検出器１３０から位相情報の供給を受ける。ゲート位相制御装置１２０は、設定したゲート位相角αと位相情報とから制御信号（オン信号）を作成し、制御信号を磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０のゲートＧ１〜Ｇ４へ供給する。制御信号の供給を受けた磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、交流電源２０から供給された電源電圧Ｖを変調して、負荷電圧Ｖｌｏａｄを低電圧（例えば、定格電圧Ｖａの５０％）の大きさで出力する。当該負荷電圧Ｖｌｏａｄの出力は、上述の磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作による。そして、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、負荷電圧Ｖｌｏａｄである低電圧を照明灯１０に印加する。よって、照明灯１０は、点灯時すなわち照明灯１０を使用する場合に、低電圧に対応して発光することになる。よって、照明灯１０は、消灯時においても、印加電圧が零とならず、非発光状態にならない。
【００９５】
以上、本発明の第１実施形態にかかる照明灯制御装置１００の構成及び動作について、詳しく説明した。本発明の第１実施形態によれば、照明灯１０を使用しない場合には、照明灯１０の電圧を定格電圧Ｖａ（電源電圧Ｖ）以下の低電圧を印加する。従って、照明灯１０は、使用しない場合でも、消灯（印加電圧が零の状態）されないので、消灯の回数を減らすことができる。よって、照明灯制御装置１００によれば、照明灯１０の寿命を延ばすことができる。また、照明灯１０を使用しない場合には、照明灯１０には定格電圧Ｖａ以下の低電圧を印加するので、常時点灯状態で照明灯１０を使用する場合にくらべて、消費電力を削減することができる。よって、照明灯制御装置１００によれば、消費電力を減らし省エネルギー化できる。
【００９６】
したがって、本実施形態にかかる照明灯制御装置１００は、長寿命化と省エネルギー化とを同時に達成することができる。また、照明灯１０の長寿命化がはかられるので、照明灯１０を交換する回数を減らすことができ、費用の節約にも繋がると共に、資源の節約にも繋がる。また、従来のように蛍光灯をインバータ方式ものに切り替える必要もない。本実施形態にかかる照明灯制御装置１００は、上述の通り、非常に単純な構成を有し、各品も安価である。よって、本実施形態によれば、複雑かつ高価なインバータ方式の蛍光灯に取り替える場合にくらべて、設備投資にかかる費用も少なく済む。また、このような照明灯制御装置１００は、常時点灯を必要とする場所に使用した際に、より大きな効果を発揮する。例えば、常時点灯を必要とする廊下や工場、オフィス等である。また、ショウルームや廊下等に使用することにより、店内のディスプレイ効果、防犯効果、事故防止効果も、上記の長寿命化、省エネルギー化、費用削減とともに、達成することが可能である。
【００９７】
また、点灯時すなわち照明灯１０を使用する場合に、ゲート位相角αを上記基準角α０以下の角度、または、（３６０°−基準角α０）〜３６０°に設定することにより、電源電圧Ｖの定格電圧Ｖａ以上の電圧を照明灯１０に印加することができる。よって、点灯時の照明灯１０の輝度を、従来の照明灯１０よりも上げることができる。
【００９８】
（第２の実施形態）
次に、図８を参照して、本発明の第２の実施形態にかかる照明灯制御装置２００の構成について説明する。図８は、本実施形態にかかる照明灯制御装置２００の構成を示す概略図である。
【００９９】
図８に示すように、照明灯制御装置２００は、照明灯１０と交流電源２０と人体感知装置４０とに接続される。また、照明灯１０と交流電源２０と照明灯制御装置２００とは、直列に接続される。交流電源２０は、照明灯１０の定格電圧Ｖａを有する電源電圧Ｖを、照明灯制御装置２００に供給する。人体感知装置４０は、照明灯１０の照明範囲内の対象物の存在を感知すると、出力信号を発し、感知しない場合、出力信号を発しない。照明灯制御装置２００は、人体感知装置４０の出力信号に応じて電源電圧Ｖを変圧し、負荷電圧Ｖｌｏａｄを照明灯１０に印加する。負荷電圧Ｖｌｏａｄの印加を受けた照明灯１０は、発光する。また、照明灯制御装置２００は、人体感知装置４０の出力信号が所定時間出力されない場合には、照明灯１０に印加される負荷電圧Ｖｌｏａｄを遮断する。
【０１００】
照明灯制御装置２００は、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０と、ゲート位相制御装置２２０と、位相検出器１３０と、電源遮断手段とを含む。電源遮断手段は、電源スイッチ３１０と、マイクロコントローラ３２０と、タイマー３３０とを含む。磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、交流電源２０と照明灯１０との間に直列に接続される。位相検出器１３０は、ゲート位相制御装置１２０と接続されるとともに、交流電源２０と磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０との間の導線と、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０と照明灯１０との間の導線とに接続される。ゲート位相制御装置２２０は、照明灯制御装置２００の外部に備えられた人体感知装置４０に接続され、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０に接続される。電源スイッチ３１０は、交流電源２０と磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０との間に配置される。タイマー３３０は、人体感知装置４０とマイクロコントローラ３２０とに接続される。マイクロコントローラ３２０は、タイマー３３０と電源スイッチ３１０とに接続される。
【０１０１】
ゲート位相制御装置２２０、電源遮断手段、および人体感知装置４０、以外の構成要素は、上記第１の実施形態と同様であるため、ここでの詳しい説明は省略する。
【０１０２】
ゲート位相制御装置２２０は、上記の通り、人体感知装置４０に接続される。ゲート位相制御装置２２０は、第１実施形態のゲート位相制御装置１２０と同様の働きをするが、制御のため入力される信号が異なる。すなわち、第１実施形態のゲート位相制御装置１２０は、ユーザスイッチ３０からの出力信号によって動作するが、本実施形態のゲート位相制御装置２２０は、人体感知装置４０からの出力信号によって動作する。
【０１０３】
電源遮断手段は、上述の通り、電源スイッチ３１０と、マイクロコントローラ３２０と、タイマー３３０とを含む。タイマー３３０は、上述の通り人体感知装置４０に接続され、人体感知装置４０からの出力信号が所定時間Ｔ３入力されないと、マイクロコントローラ３２０へ信号を出す。マイクロコントローラ３２０は、当該信号を受けた場合、電源スイッチ３１０へ電源遮断信号を出力する。また、電源スイッチ３１０は、上述の通り、交流電源２０と磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０との間に配置される。電源遮断信号を受けた電源スイッチ３１０は、オフされ、交流電源２０と磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０との間を遮断し、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０への電源電圧Ｖの供給を止める。結果として、照明灯１０への負荷電圧Ｖｌｏａｄは、遮断される。
【０１０４】
また、タイマー３３０は、電源電圧Ｖを遮断した状態で、人体感知装置４０の出力信号を受けると、マイクロコントローラ３２０に所定の信号を供給する。マイクロコントローラ３２０は、電源電圧Ｖが遮断された状態で当該信号を受けると、電源スイッチ３１０へ電源開始信号を供給する。電源開始信号を受けた電源スイッチ３１０は、オンされ、交流電源２０と磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０との間を繋ぎ、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０への電源電圧Ｖの供給を再開する。結果として、照明灯１０へ負荷電圧Ｖｌｏａｄが供給される。
【０１０５】
人体感知装置４０は、照明灯１０の照明範囲内に対象物が存在するか否かを感知する対象物感知装置である。以下では、対象物は、人であるとして説明する。しかし、対象物は、人に限定されず、例えば、車や荷物等であっても良い。また、対象物感知装置は、光の変化を感知する装置や赤外線を感知する装置等、一般的に用いられるものであるため、詳しい説明は省略する。
【０１０６】
人体感知装置４０は、照明範囲内に人が存在するか否かを所定の方法で感知する。人の存在を感知した人体感知装置４０は、ゲート位相制御装置２２０と電源遮断手段とへ所定の出力信号を出力する。また、人体感知装置４０は、照明範囲内に人が存在しない場合、ゲート位相制御装置２２０への出力信号を遮断する。
【０１０７】
人体感知装置４０からの出力信号を受けたゲート位相制御装置２２０は、ユーザスイッチ３０からの出力信号を受けた第１実施形態のゲート位相制御装置１２０の動作と同様に、ゲート位相角を基準角α０（例えば、１４０°）に設定し、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０へ制御信号を出力する。また、ゲート位相制御装置２２０は、出力信号を受けていない場合、ゲート位相角を消灯角α１（例えば、１８０°）に設定し、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０へ制御信号を出力する。この制御信号、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０から出力される負荷電圧Ｖｌｏａｄについては、第１実施形態と同様であるため、ここでは、省略する。
【０１０８】
また、電源遮断手段は、上記の構成により、人体感知装置４０からの出力信号が、所定時間Ｔ３入力されない場合、交流電源２０から磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０への電源電圧Ｖを遮断する。また、電源電圧Ｖが遮断された状態で、人体感知装置４０からの出力信号を受けた電源遮断手段は、交流電源２０から磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０への電源電圧Ｖの供給を再開する。
【０１０９】
タイマー３３０は、人体感知装置４０が人の存在を感知したときに発する上記所定の信号を受ける。また、タイマー３３０は、当該信号の入力が、所定時間以上なかった場合、マイクロコントローラ３２０へ信号を出す。マイクロコントローラ３２０は、タイマー３３０からの信号を受けると、電源遮断信号を電源スイッチ３１０へ出力する。電源遮断信号を受けた電源スイッチ３１０は、オフされ、交流電源２０からの電源を遮断する。ここで、所定時間Ｔ３は、任意で設定してもよい。例えば、所定時間Ｔ３は、半日、一日、二日程度であってもよい。
【０１１０】
以上が、第２実施形態にかかる照明灯制御装置２００の構成である。以下で、図９を参照して、人体感知装置４０が、人の存在を感知して出力信号を発した場合と、感知せず出力信号を発しない場合との負荷電圧Ｖｌｏａｄの変化を説明する。
【０１１１】
（人体感知装置４０の感知状態による、負荷電圧Ｖｌｏａｄの変化）
図９は、本実施形態にかかる照明灯制御装置２００の駆動を示す駆動波形面である。図９において、上図は、人体感知装置４０が人の存在を感知している場合と、感知していない場合を示すタイミング図である。また、下図は、人体感知装置４０の感知状況に応じて負荷電圧Ｖｌｏａｄの変化を示す電圧図である。なお、両図において横軸は、時間軸を表すが、一方の図の時間軸上の任意の時点（例えば、ｋ５）は、他方の図の時間軸上の対応する時点（ｋ５）と同時点であるとする。
【０１１２】
図９の上図に示すように、時点０から時点ｋ５までは、人体感知装置４０は、人の存在を感知し、それに対応して、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、点灯電圧に設定される。よって、時点０から時点ｋ５の間、照明灯１０には、点灯電圧が継続的に印加される。また、時点ｋ５から時点ｋ６までは、人体感知装置４０は、人の存在を感知せず、それに対応して、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、低電圧に設定される。よって、時点ｋ５から時点ｋ６の間の時間Ｔ１では、照明灯１０に低電圧が継続的に印加される。また、時点ｋ６から時点ｋ７までは、人体感知装置４０は、人の存在を感知し、それに対応して、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、点灯電圧に設定される。よって、時点ｋ６から時点ｋ７の間、照明灯１０に点灯電圧が継続的に印加される。また、時点ｋ７から時点ｋ８までは、人体感知装置４０は、人の存在を感知せず、それに対応して、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、低電圧に設定される。よって、時点ｋ７から時点ｋ８の間の時間Ｔ２では、照明灯１０に低電圧が継続的に印加される。また、時点ｋ８から時点ｋ９までは、人体感知装置４０は、人の存在を感知し、それに対応して、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、点灯電圧に設定される。よって、時点ｋ８から時点ｋ９の間、照明灯１０に点灯電圧が継続的に印加される。
【０１１３】
そして、時点ｋ９から時点ｋ１１までは、人体感知装置４０は、人の存在を感知せず、それに対応して、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、低電圧に設定される。よって、時点ｋ９から時点ｋ１０の間の時間Ｔ３では、照明灯１０に低電圧が継続的に印加される。しかし、所定時間Ｔ３経過後、照明灯１０に印加される負荷電圧Ｖｌｏａｄは、低電圧から零となり、照明灯１０は、非発光状態の消灯状態となる。そして、時点ｋ１１にて、人体感知装置４０が人の存在を感知した場合に、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、再び、点灯電圧に設定される。よって、時点ｋ１１以降、照明灯１０には、点灯電圧が印加される。
【０１１４】
次に、人体感知装置４０が人の存在を感知した期間、例えば、時点０から時点ｋ５までの期間で、照明灯制御装置１００から点灯電圧が出力される流れについて簡単に説明する。まず、人体感知装置４０は、照明範囲内に人の存在を感知する。人の存在を感知した人体感知装置４０は、所定の出力信号をゲート位相制御装置２２０とタイマー３３０とへ出力する。当該出力信号を受けたゲート位相制御装置２２０は、点灯が選択されたとして、ゲート位相角αを、基準角α０に設定する。また、ゲート位相制御装置２２０は、位相検出器１３０から位相情報の供給を受ける。ゲート位相制御装置２２０は、設定したゲート位相角αと位相情報とから制御信号（オン信号）を作成し、制御信号を磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０のゲートＧ１〜Ｇ４へ供給する。制御信号の供給を受けた磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、交流電源２０から供給された電源電圧Ｖから負荷電圧Ｖｌｏａｄを点灯電圧（例えば、定格電圧Ｖａの１００％）の大きさで作成する。当該負荷電圧Ｖｌｏａｄの作成は、上述の磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作による。そして、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、負荷電圧Ｖｌｏａｄである点灯電圧を照明灯１０に印加する。よって、照明灯１０は、人体感知装置４０が人の存在を感知した場合すなわち照明灯１０を使用する場合（点灯）に、点灯電圧に対応して発光することになる。
【０１１５】
次に、人体感知装置４０が人の存在を感知しない期間、例えば、時点ｋ５から時点ｋ６までの期間で、照明灯制御装置１００から消灯電圧が出力される流れについて簡単に説明する。まず、人体感知装置４０は、照明範囲内に人の存在を感知しない。人の存在を感知しない人体感知装置４０は、ゲート位相制御装置２２０への上記出力信号を遮断する。出力信号が遮断されたゲート位相制御装置２２０は、消灯が選択されたとして、ゲート位相角αを、消灯角α１（例えば、１８０°）に設定する。また、ゲート位相制御装置２２０は、位相検出器１３０から位相情報の供給を受ける。ゲート位相制御装置２２０は、設定したゲート位相角αと位相情報とから制御信号（オン信号）を作成し、制御信号を磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０のゲートＧ１〜Ｇ４へ供給する。制御信号の供給を受けた磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、交流電源２０から供給された電源電圧Ｖから負荷電圧Ｖｌｏａｄをゼロでない低電圧（例えば、定格電圧Ｖａの５０％）の大きさで作成する。当該負荷電圧Ｖｌｏａｄの作成は、上述の磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０の動作による。そして、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０は、負荷電圧Ｖｌｏａｄである低電圧を照明灯１０に印加する。よって、照明灯１０は、消灯時すなわち照明灯１０を使用しない場合（消灯）に、低電圧に対応して発光することになる。よって、照明灯１０は、消灯時においても、印加電圧が零とならず、消灯されない。
【０１１６】
そして、人体感知装置４０が人の存在を所定時間Ｔ３の間感知せず、照明灯１０に印加される電圧が零となる場合、つまり、時点ｋ９から時点ｋ１１までの期間で、照明灯制御装置１００から負荷電圧Ｖｌｏａｄが出力される流れについて簡単に説明する。時点ｋ９から時点ｋ１１においては、人体感知装置４０は、人の存在を感知せず、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、まず、点灯電圧（例えば、定格電圧Ｖａの５０％）に設定される。この際、人体感知装置４０からの信号は、タイマー３３０へも入力されない。よって、所定時間Ｔ３が経過した時点ｋ１０において、タイマー３３０は、所定の信号をマイクロコントローラ３２０に出力する。この信号を受けたマイクロコントローラ３２０は、電源遮断信号を電源スイッチ３１０へ出力する。この電源遮断信号を受けた電源スイッチ３１０は、オフされ交流電源２０から磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０への電源電圧Ｖを遮断する。よって、照明灯１０に印加される負荷電圧Ｖｌｏａｄも遮断され、零となる。
【０１１７】
また、図９中の時点ｋ１１に示すように、タイマー３３０は、電源電圧Ｖを遮断した状態で、人体感知装置４０から信号を受けると、マイクロコントローラ３２０に所定の出力信号を供給する。そして、この出力信号の供給を受けたマイクロコントローラ３２０は、電源再開信号を電源スイッチ３１０に出力し、電源再開信号を受けた電源スイッチ３１０は、オンされ、交流電源２０と磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０とを接続する。よって、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０に電源電圧Ｖが印加され、照明灯１０に点灯電圧の負荷電圧Ｖｌｏａｄが印加される。
【０１１８】
よって、本発明の第２の実施形態によれば、上記の第１の実施形態にかかる照明灯制御装置１００と同様の効果を達成するとともに、人体感知装置４０からの信号により、消灯／点灯制御されるため、自動で消灯／点灯の切り替えができる。また、ユーザスイッチ３０による消灯／点灯制御よりも、確実に不使用時に消灯されるので、より高い省エネルギー効果をもたらす。また、本実施形態によれば、所定時間以上、人体感知装置４０が対象物を感知しない場合には、照明灯１０への印加電圧を零とすることができる。よって、本実施形態によれば、より多くの消費電力を節約でき、高い省エネルギー効果をもたらすことができる。また、照明灯１０に印加する電圧を零とするため、消灯および点灯を行うことになるが、従来の照明灯よりも、点灯回数を減らすことができるために長寿命化をも達成することができる。
【０１１９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１２０】
例えば、上記実施形態では、ユーザスイッチ３０の出力信号または人体感知装置４０の出力信号によって、ゲート位相角αを決定し、負荷電圧Ｖｌｏａｄを作成したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、ユーザスイッチ３０と人体感知装置４０との両方の出力信号によって、ゲート位相角αを決定してもよい。すなわち、ゲート位相制御装置１２０、２２０は、ユーザスイッチ３０からの出力信号と、人体感知装置４０からの出力信号との両方の入力を受け、両方の出力信号が入力されない場合に、負荷電圧Ｖｌｏａｄを電源電圧Ｖ以下となるよう上記動作をしてもよい。
【０１２１】
また、上記実施形態では、点灯時は、負荷電圧Ｖｌｏａｄを電源電圧Ｖ以上とし、消灯時は、負荷電圧Ｖｌｏａｄを電源電圧Ｖ未満としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、ユーザスイッチ３０の切り替えによって、照明灯１０の輝度は、段階的または連続的に切り替えられてもよい。すなわち、ユーザスイッチ３０の切り替えによって、任意のゲート位相角αが設定され、任意のゲート位相角が選択されることにより、照明灯１０は、調光されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる照明灯制御装置の構成を示す概略図である。
【図２】本実施形態にかかる交流電源の電源電圧と磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御する制御信号との関係を示すタイミング図である。
【図３Ａ】本実施形態にかかるα＝０°における磁気エネルギー回生双方向電流スイッチの動作と電流の流れを示す概念図である。
【図３Ｂ】本実施形態にかかるα＝１８０°における磁気エネルギー回生双方向電流スイッチの動作と電流の流れを示す概念図である。
【図４】本実施形態にかかる０°＜α＜９０°における磁気エネルギー回生双方向電流スイッチの動作と電流の流れを示す概念図である。
【図５】本実施形態にかかる９０°＜α＜１８０°における磁気エネルギー回生双方向電流スイッチの動作と電流の流れを示す概念図である。
【図６】実験例にかかる照明灯に印加される負荷電圧とゲート位相角との関係を示す図面である。
【図７】本発明の第１の実施形態にかかる照明灯制御装置の駆動を示す駆動波形面である。
【図８】本発明の第２の実施形態にかかる照明灯制御装置の構成を示す概略図である。
【図９】本実施形態にかかる照明灯制御装置の駆動を示す駆動波形面である。
【符号の説明】
【０１２３】
１０ 照明灯
２０ 交流電源
３０ ユーザスイッチ
４０ 人体感知装置
１００、２００ 照明灯制御装置
１１０ 磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ
１１１ 第１逆導通型半導体スイッチ
１１２ 第２逆導通型半導体スイッチ
１１３ 第３逆導通型半導体スイッチ
１１４ 第４逆導通型半導体スイッチ
１２０、２２０ ゲート位相制御装置
１３０ 位相検出器
３１０ 電源スイッチ
３２０ マイクロコントローラ
３３０ タイマー
Ｄ１〜Ｄ４ ダイオード
Ｓ１〜Ｓ４ 半導体スイッチ
Ｇ１〜Ｇ４ ゲート
α ゲート位相角
α０ 基準角
α１ 消灯角
Ｃ コンデンサ
Ｌ リアクタンス成分
Ｒ 抵抗成分
Ｖａ 定格電圧
Ｌ１ 第１経路
Ｌ２ 第２経路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明灯と交流電源との間に直列に接続される磁気エネルギー回生双方向電流スイッチと、前記磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御する制御装置と、を備えた照明灯制御装置によって、前記照明灯の使用状態に応じて、前記照明灯に印可する電圧を制御し、
前記照明灯を使用しない場合に、前記照明灯に対して零より大きく前記照明灯の定格電圧未満の低電圧を継続的に印可することを特徴とする、照明灯制御方法。
【請求項２】
前記照明灯の点灯／消灯を切り替えるためのスイッチにより前記消灯が選択された場合に、前記照明灯に対して前記低電圧を印可することを特徴とする、請求項１に記載の照明灯制御方法。
【請求項３】
前記照明灯の照明範囲内に対象物が存在するか否かを感知する対象物感知装置により前記対象物が感知されない場合に、前記照明灯に対して前記低電圧を印可することを特徴とする、請求項１または２に記載の照明灯制御方法。
【請求項４】
前記対象物感知装置によって所定時間以上前記対象物が感知されない場合に、前記照明灯に印加される電圧を零とすることを特徴とする、請求項３に記載の照明灯制御方法。
【請求項５】
前記磁気エネルギー回生双方向電流スイッチは、
第１経路に第１逆導通型半導体スイッチと第４逆導通型半導体スイッチとがスイッチオフ時の導通方向を相互に逆向きにして直列に配置され、第２経路に第２逆導通型半導体スイッチと第３逆導通型半導体スイッチとがスイッチオフ時の導通方向を相互に逆向きにして直列に配置されたブリッジ回路と、
前記第１逆導通型半導体スイッチと前記第４逆導通型半導体スイッチとの間の前記第１経路と、前記第２逆導通型半導体スイッチと前記第３逆導通型半導体スイッチとの間の前記第２経路との間に配置されたコンデンサと、
を含み、
前記制御装置は、
前記交流電源の半周期毎のスイッチ切替タイミングで、前記第１逆導通型半導体スイッチ及び前記第３逆導通型半導体スイッチと、前記第２逆導通型半導体スイッチ及び前記第４逆導通型半導体スイッチと、を交互にオン／オフし、
前記スイッチ切替タイミングと、前記交流電源電圧のゼロクロスポイントとの時間差を表すゲート位相角を調整することにより、前記照明灯に前記低電圧を印可することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の照明灯制御方法。
【請求項６】
照明灯と交流電源との間に直列に接続される磁気エネルギー回生双方向電流スイッチと；
前記照明灯を使用しない場合に、前記照明灯に対して零より大きく前記照明灯の定格電圧未満の低電圧を継続的に印加するように、前記磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御する制御装置と；
を備えることを特徴とする、照明灯制御装置。
【請求項７】
前記磁気エネルギー回生双方向電流スイッチは、
第１経路に第１逆導通型半導体スイッチと第４逆導通型半導体スイッチとがスイッチオフ時の導通方向を相互に逆向きにして直列に配置され、第２経路に第２逆導通型半導体スイッチと第３逆導通型半導体スイッチとがスイッチオフ時の導通方向を相互に逆向きにして直列に配置されたブリッジ回路と、
前記第１逆導通型半導体スイッチと前記第４逆導通型半導体スイッチとの間の前記第１経路と、前記第２逆導通型半導体スイッチと前記第３逆導通型半導体スイッチとの間の前記第２経路との間に接続されたコンデンサと、
を含み、
前記制御装置は、
前記交流電源の半周期毎のスイッチ切替タイミングで、前記第１逆導通型半導体スイッチ及び前記第３逆導通型半導体スイッチと、前記第２逆導通型半導体スイッチ及び前記第４逆導通型半導体スイッチと、を交互にオン／オフし、
前記スイッチ切替タイミングと、前記交流電源電圧のゼロクロスポイントとの時間差を表すゲート位相角を調整することにより、前記照明灯に前記低電圧を印可することを特徴とする、請求項６に記載の照明灯制御装置。
【請求項８】
前記低電圧を印可する場合の前記ゲート位相角は、９０°より大きく２７０°未満の範囲内であることを特徴とする、請求項７に記載の照明灯制御装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記照明灯の点灯／消灯を切り替えるためのスイッチの出力信号に基づいて、前記照明灯に対して前記低電圧または前記定格電圧以上の点灯電圧を選択的に印可することを特徴とする、請求項６〜８のいずれかに記載の照明灯制御装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記照明灯の照明範囲内に対象物が存在するか否かを感知する対象物感知装置の出力信号に基づいて、前記照明灯に対して前記低電圧または前記定格電圧以上の点灯電圧を選択的に印可することを特徴とする、請求項６〜８のいずれかに記載の照明灯制御装置。
【請求項１１】
前記対象物感知装置によって所定時間以上前記対象物が感知されない場合に、前記制御装置は、前記照明灯に印加される電圧を零とすることを特徴とする、請求項１０に記載の照明灯制御装置。
【請求項１】
照明灯と交流電源との間に直列に接続される磁気エネルギー回生双方向電流スイッチと、前記磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御する制御装置と、を備えた照明灯制御装置によって、前記照明灯の使用状態に応じて、前記照明灯に印可する電圧を制御し、
前記照明灯を使用しない場合に、前記照明灯に対して零より大きく前記照明灯の定格電圧未満の低電圧を継続的に印可することを特徴とする、照明灯制御方法。
【請求項２】
前記照明灯の点灯／消灯を切り替えるためのスイッチにより前記消灯が選択された場合に、前記照明灯に対して前記低電圧を印可することを特徴とする、請求項１に記載の照明灯制御方法。
【請求項３】
前記照明灯の照明範囲内に対象物が存在するか否かを感知する対象物感知装置により前記対象物が感知されない場合に、前記照明灯に対して前記低電圧を印可することを特徴とする、請求項１または２に記載の照明灯制御方法。
【請求項４】
前記対象物感知装置によって所定時間以上前記対象物が感知されない場合に、前記照明灯に印加される電圧を零とすることを特徴とする、請求項３に記載の照明灯制御方法。
【請求項５】
前記磁気エネルギー回生双方向電流スイッチは、
第１経路に第１逆導通型半導体スイッチと第４逆導通型半導体スイッチとがスイッチオフ時の導通方向を相互に逆向きにして直列に配置され、第２経路に第２逆導通型半導体スイッチと第３逆導通型半導体スイッチとがスイッチオフ時の導通方向を相互に逆向きにして直列に配置されたブリッジ回路と、
前記第１逆導通型半導体スイッチと前記第４逆導通型半導体スイッチとの間の前記第１経路と、前記第２逆導通型半導体スイッチと前記第３逆導通型半導体スイッチとの間の前記第２経路との間に配置されたコンデンサと、
を含み、
前記制御装置は、
前記交流電源の半周期毎のスイッチ切替タイミングで、前記第１逆導通型半導体スイッチ及び前記第３逆導通型半導体スイッチと、前記第２逆導通型半導体スイッチ及び前記第４逆導通型半導体スイッチと、を交互にオン／オフし、
前記スイッチ切替タイミングと、前記交流電源電圧のゼロクロスポイントとの時間差を表すゲート位相角を調整することにより、前記照明灯に前記低電圧を印可することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の照明灯制御方法。
【請求項６】
照明灯と交流電源との間に直列に接続される磁気エネルギー回生双方向電流スイッチと；
前記照明灯を使用しない場合に、前記照明灯に対して零より大きく前記照明灯の定格電圧未満の低電圧を継続的に印加するように、前記磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御する制御装置と；
を備えることを特徴とする、照明灯制御装置。
【請求項７】
前記磁気エネルギー回生双方向電流スイッチは、
第１経路に第１逆導通型半導体スイッチと第４逆導通型半導体スイッチとがスイッチオフ時の導通方向を相互に逆向きにして直列に配置され、第２経路に第２逆導通型半導体スイッチと第３逆導通型半導体スイッチとがスイッチオフ時の導通方向を相互に逆向きにして直列に配置されたブリッジ回路と、
前記第１逆導通型半導体スイッチと前記第４逆導通型半導体スイッチとの間の前記第１経路と、前記第２逆導通型半導体スイッチと前記第３逆導通型半導体スイッチとの間の前記第２経路との間に接続されたコンデンサと、
を含み、
前記制御装置は、
前記交流電源の半周期毎のスイッチ切替タイミングで、前記第１逆導通型半導体スイッチ及び前記第３逆導通型半導体スイッチと、前記第２逆導通型半導体スイッチ及び前記第４逆導通型半導体スイッチと、を交互にオン／オフし、
前記スイッチ切替タイミングと、前記交流電源電圧のゼロクロスポイントとの時間差を表すゲート位相角を調整することにより、前記照明灯に前記低電圧を印可することを特徴とする、請求項６に記載の照明灯制御装置。
【請求項８】
前記低電圧を印可する場合の前記ゲート位相角は、９０°より大きく２７０°未満の範囲内であることを特徴とする、請求項７に記載の照明灯制御装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記照明灯の点灯／消灯を切り替えるためのスイッチの出力信号に基づいて、前記照明灯に対して前記低電圧または前記定格電圧以上の点灯電圧を選択的に印可することを特徴とする、請求項６〜８のいずれかに記載の照明灯制御装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記照明灯の照明範囲内に対象物が存在するか否かを感知する対象物感知装置の出力信号に基づいて、前記照明灯に対して前記低電圧または前記定格電圧以上の点灯電圧を選択的に印可することを特徴とする、請求項６〜８のいずれかに記載の照明灯制御装置。
【請求項１１】
前記対象物感知装置によって所定時間以上前記対象物が感知されない場合に、前記制御装置は、前記照明灯に印加される電圧を零とすることを特徴とする、請求項１０に記載の照明灯制御装置。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−７１５４５（Ｐ２００８−７１５４５Ａ）
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４７２５８（Ｐ２００６−２４７２５８）
【出願日】平成１８年９月１２日（２００６．９．１２）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１２日（２００６．９．１２）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【Ｆターム（参考）】
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